伺服电机速度环、位置环、扭矩环的控制原理
伺服运动控制的“位置环+电流闭环+速度环”控制模式

伺服运动控制的“位置环+电流闭环+速度环”控制模式如果速度环外面还有位置闭环,位置环可以根据位置偏差计算需要的速度值,把速度指令发送给速度环。
速度环不需要知道当前位置偏差的大小,速度指令的大小由位置闭环决定,速度环只要按照速度指令执行速度控制就行了,这就是伺服驱动器中的三闭环控制。
1、位置环,是给定指令脉冲与编码器检测的实际脉冲数比较,偏差是海量脉冲数,根据用户速度运行规划,产生启动、加速、匀速、减速、停车指令;2、加减速时间、运行速度,是用户规划的,速度的上限,是电子齿轮比确定的;3、位置环,没有调解器,位置环是编码器检测反应脉冲的一个计数器,只输出海量脉冲数,与电机以及工件位置相关;4、位置环只在启动与停车有确切位置时,才有用;5、如果不用编码器检测反应脉冲检测位置,直接用位置检测信号产生启动、加速、匀速、减速、停车指令也可以完成伺服位置控制;6、也可以用光学尺,直接检测准确地位置信号,产生启动、加速、匀速、减速、停车指令;7、所以位置环压根就不是“征”说得“位置环可以根据位置偏差计算需要的速度值,把速度指令发送给速度环。
”!8、在“征”看来,伺服运动过程只能是“速度闭环”控制一种模式;9、实际,伺服运动过程也可以是用户决定的“电流闭环”控制模式;10、那么伺服控制的运动过程,就是一个电流曲线梯形图,而不是一个速度曲线梯形图;11、说到这里,有很多人已经听不懂了!12、所谓伺服运行过程电流曲线梯形图,举例说,可以应用于收、放卷电机伺服控制中!13、当伺服运动,以“电流闭环”控制模式运行时,机械特性为软特性,可以应用于收放卷之类的运动控制中;14、当伺服运动,以“电流闭环”控制模式运行时,由“速度闭环”做内环控制,实现“飞车”超速运行保护!15、当伺服运动,以“电流闭环”控制模式运行时,构造与“速度闭环”控制运行模式,构造组成对称:1)位置环+速度闭环+电流环2)位置环+电流闭环+速度环。
伺服电机的控制原理有哪些

伺服电机的控制原理有哪些伺服电机是一种能够实现精确控制和定位的电机。
它通常由电机、编码器、控制器和驱动器等组成。
伺服电机的控制原理涉及到控制理论和电机驱动技术等多方面知识。
下面将介绍几种常见的伺服电机控制原理。
1.位置控制原理:伺服电机的位置控制是指控制电机达到特定位置的能力。
在位置控制中,编码器用于检测电机的实际位置,并将其与目标位置进行比较。
控制器根据差异信息计算出控制信号,将其发送至驱动器,驱动器根据控制信号驱动电机转动,直到实际位置与目标位置相等。
2.速度控制原理:伺服电机的速度控制是指控制电机达到特定速度的能力。
在速度控制中,编码器用于检测电机的实际速度,并将其与目标速度进行比较。
控制器根据差异信息计算出控制信号,将其发送至驱动器,驱动器根据控制信号调整供电电压以调整电机的转速。
3.力/力矩控制原理:伺服电机的力/力矩控制是指控制电机施加特定力或力矩的能力。
在力/力矩控制中,需要将引导反馈的传感器与编码器配合使用。
控制器通过对比输入的期望力/力矩信号和传感器反馈的实际力/力矩信息,计算出控制信号,以调整电机的输出力或力矩。
4.增量式控制原理:5.PID控制原理:伺服电机的PID控制是指使用PID控制器对电机进行闭环控制。
PID 控制器通过比较目标值和反馈值的差异,计算出比例、积分和微分三个方面的控制信号,以调整电机的输出。
通过调整PID参数,可以实现快速响应、稳定性和抗干扰能力。
总结:伺服电机的控制原理涉及到位置、速度、力/力矩、增量式和PID控制等方面。
不同的应用场景和要求可能需要采用不同的控制原理。
通过合理选择编码器、控制器和驱动器等组件,并设置合适的控制参数,可以实现对伺服电机的精确控制。
伺服电机的位置控制

伺服电机的位置控制,转矩控制,速度控制模式伺服电机的位置控制,转矩控制,速度控制是什么样的一个模式,有什么不同?例如位置控制模式,他工作的时候是不是PLC发脉冲的时候开始转动,然后plc一直发脉冲,伺服就一直走,PLC脉冲停止的时候伺服电机就停止转动?还是怎么样工作呢?1、上图就是由用户设定的指令脉冲数的图;2、用户根据工件实际需要移动的距离,和自己选定的脉冲当量,首先计算出伺服应该转动多少个指令脉冲数,就到达指定位置;3、然后用户根据“PLC发脉冲额定频率例如200KHZ”,知道指令脉冲额定频率,并根据指令脉冲数计算出指令运算时间,得到上图设定曲线;4、这个曲线在伺服还没有运行前,由用户设定的曲线;5、这条曲线设定后,伺服就知道指令脉冲额定频率,知道伺服电机的上限运行速度伺服上线运行速度=指令脉冲额定频率×伺服上限速度6、有了这条曲线,伺服就知道用户要它要转过多少个指令脉冲数,到转过这么多指令脉冲数时,伺服就指令伺服停车;7、当你设定好这个曲线后,启动伺服运转,伺服就开始启动、加速、匀速……转动起来了;8、这时候没有“PLC发脉冲”,谁也没有发脉冲,指令脉冲只是个“数”!9、那为什么大家说“PLC 发脉冲”,那是因为位置环就是PLC的计数器,那个指令脉冲数就是给计数器设定的一个基数;10、PLC并不发脉冲,没有实际存在的脉冲,只有一个脉冲数,当然没有指令脉冲受干扰的问题!1、这个曲线是可以用示波器观察到的曲线;2、它是伺服运转时编码器检测发出的反馈脉冲数,以及反馈脉冲数的频率曲线;3、这条曲线也可以看成伺服运转的速度曲线,因为编码器反馈脉冲的频率=编码器周反馈脉冲数×伺服电机速度(r/s)4、这条曲线,反映了伺服运转的全过程,启动→加速→匀速→减速→停车,伺服的运动是一大步完成的。
5、这条曲线与横轴时间所围成的面积就是伺服运动全过程编码器的反馈脉冲数;6、编码器的反馈脉冲数/电子齿轮比=指令脉冲数时,PLC计数器发出停车信号,驱动器停车!7、这就是伺服运动控制的核心原理8、这个过程就是位置环的工作原理,或者说是PLC计数器的工作过程,指令脉冲为计数器基数,编码器反馈脉冲进入计数器计数端,当输出指令脉冲数“编码器的反馈脉冲数/电子齿轮比-指令脉冲数时=0”时,伺服停车!9、仔细观察这条曲线,编码器反馈脉冲频率的最大值,对应的就是伺服运转的最大速度;10、这个最大速度必须小于伺服电机的上限速度,也就是说这个曲线的高度要比指令脉冲曲线的高度“矮”;11、这一点很重要,如果伺服运转速度,在某一个时刻“超速”,就会出现反馈脉冲丢失或者指令脉冲增多的故障!12、仔细观察这条曲线,伺服停车前要减速,伺服停车必须在速度缓慢的情况下完成;13、这一点非常重要,如果伺服停车时,伺服速度大,那么伺服惯性大,就不能准停,就会向前继续惯性转一下,出现编码器反馈脉冲数大于指令脉冲数的情况;14、仔细观察这条曲线,伺服运转的最大速度是可以由用户设置的;15、用户在速度环上设定编码器反馈脉冲频率,伺服的运转速度就是设定编码器反馈脉冲频率=编码器周反馈脉冲数×伺服电机设定速度(r/s)16、因为指令脉冲频率=编码器反馈脉冲频率/电子齿轮比所以,用户也可以设定“指令脉冲频率”,来设定伺服电机速度;17、仔细观察这条曲线,伺服电机的加速、减速,就是靠驱动器变频、变压的速度环完成的,所需要的动力转矩是由电流环完成的,这就是ShowMotion 说的,“位置环可以包含速度环,也可以直接包含力矩环”!。
伺服电机速度环、位置环、扭矩环的控制原理

运动伺服一般都是三环控制系统,从内到外依次是电流环、速度环、位置环。
1、电流环:电流环的输入是速度环 PID 调节后的那个输出,电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做 PID 调节输出给电机,“电流环的输出”就是电机的每相的相电流,“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件(磁场感应变为电流电压信号)反馈给电流环的。
电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。
任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/ 转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。
2、速度环:速度环的输入就是位置环PID 调节后的输出以及位置设定的前馈值,速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID 调节(主要是比例增益和积分处理)后输出到电流环。
速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。
速度环控制包含了速度环和电流环。
3、位置环:位置环的输入就是外部的脉冲,外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”,位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID 调节(比例增益调节,无积分微分调节)后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。
位置环的反馈也来自于编码器。
位置控制模式下系统进行了 3 个环的运算,系统运算量大,动态响应速度最慢。
编码器安装于伺服电机尾部,它和电流环没有任何联系,他采样来自于电机的转动而不是电机电流,和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。
而电流环是在驱动器内部形成的,即使没有电机,只要在每相上安装模拟负载(例如电灯泡)电流环就能形成反馈工作。
三种控制模式位置控制:通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的数量来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。
由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
位置、速度、扭矩区别

位置"、"速度"、"转矩"是伺服系统由外到内的三个闭环控制方式。
位置控制方式有伺服完成所有的三个闭环的控制,计算机只需要发送脉冲串给伺服单元即可,计算机一侧不需要完成PID控制算法;使用速度控制方式时,伺服完成速度和扭矩(电流)两个闭环的控制,计算机需要发送模拟量给伺服单元,计算机一侧需要完成PID位置控制算法,然后通过D/A输出;一般来讲,我们的需要位置控制的系统,既可以使用伺服的位置控制方式,也可以使用速度控制方式,只是上位机的处理不同。
另外,有人认为位置控制方式容易受到干扰。
扭矩控制方式是伺服系统只进行扭矩的闭环控制,即电流控制,上位机的算法也简单,只需要发送给伺服单元一个目标扭矩值,是一个模拟量。
多用在单一的扭矩控制场合,比如在印刷机系统中,一个电机用速度或位置控制方式,用来确定印刷位置,另一个电机用作扭矩控制方式,用来形成恒定的张力。
、这三种工作方式实际上由三个控制回路来实现的。
位置控制方式由位置环实现,即将输出位置与指令位置比较生成控制量,使输出位置与输入位置保持一致。
速度方式时,由速度环实现,速度回路则将输出速度与指令速度比较,生成控制量,位置环断开。
使输出速度与输入速度信号保持一致。
转矩方式时,由电流环实现,速度环与位置环均断开,它的用途是使输出的电流与输入的电流保持一致。
电流环为最内环,速度环为次外环,位置环为外环1、速度控制模式,是用在只要求速度的场合,比如说想控制某个轴转2000转/分钟,那么当你选择了“速度控制”模式,设定了2000转/分钟后,那么它的速度就会控制在2000转/分钟,一直在保持这个速度旋转。
2、转矩控制模式,是用在要求当达到多少扭力的时候,它就会停止,然后一直保持该扭力。
类似那风力螺丝批(风批)。
比如,用一马达带丝杆,去压某个软的物体,当你选择了“转矩控制模式”,设定某个扭矩后,他就会按你设定的扭矩旋转,当压到该物体后,马达将停止旋转,但一直保持该设定的扭力压住该物体。
关于伺服的三种控制方式

关于伺服的三种控制方式简介:一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式。
想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的? 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。
位置控制是通过发脉冲来控制的。
具 ...一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式。
想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的? 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。
位置控制是通过发脉冲来控制的。
具体采用什么控制方式要根据客户的要求,满足何种运动功能来选择。
如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。
如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用转矩模式不太方便,用速度或位置模式比较好。
如果上位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点。
如果本身要求不是很高,或者,基本没有实时性的要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。
就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量最小,驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大,驱动器对控制信号的响应最慢。
对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整。
那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC,或低端运动控制器),就用位置方式控制。
如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率(比如大部分中高端运动控制器);如果有更好的上位控制器,还可以用转矩方式控制,把速度环也从驱动器上移开,这一般只是高端专用控制器才能这么干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。
换一种说法是:1、转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V 对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。
伺服电机(电流环速度环位置环)
伺服电机(电流环速度环位置环) 运动伺服一般都是三环控制系统,从内到外依次是电流环速度环位置环。
1、电流环:电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出,我们称为“电流环给定”吧,然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈"值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机,“电流环的输出”就是电机的每相的相电流,“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件(磁场感应变为电流电压信号)反馈给电流环的。
2、速度环:速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值,我们称为“速度设定",这个“速度设定"和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节(主要是比例增益和积分处理)后输出就是上面讲到的“电流环的给定".速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的.3、位置环:位置环的输入就是外部的脉冲(通常情况下,直接写数据到驱动器地址的伺服例外),外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”,设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节(比例增益调节,无积分微分环节)后输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。
位置环的反馈也来自于编码器。
编码器安装于伺服电机尾部,它和电流环没有任何联系,他采样来自于电机的转动而不是电机电流,和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。
而电流环是在驱动器内部形成的,即使没有电机,只要在每相上安装模拟负载(例如电灯泡)电流环就能形成反馈工作。
PID各自对差值调节对系统的影响:1、单独的P(比例)就是将差值进行成比例的运算,它的显著特点就是有差调节,有差的意义就是调节过程结束后,被调量不可能与设定值准确相等,它们之间一定有残差,残差具体值您可以通过比例关系计算出.增加比例将会有效减小残差并增加系统响应,但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。
伺服电机三环控制原理
伺服电机三环控制原理
伺服电机三环控制原理是一种常见的控制方法,它利用反馈信号来实现精确的位置控制。
在伺服电机的控制系统中,通常有三个环路:位置环、速度环和电流环。
位置环主要根据给定的位置信号与反馈的实际位置信号之间的差异来生成控制指令。
位置环的目标是使电机达到所需的位置,并根据反馈信息调整控制指令,使电机位置与给定位置尽可能接近。
速度环控制着电机的转速,通常通过比较给定的速度信号与反馈的实际速度信号来生成控制指令。
速度环的目标是使电机以所需的速度旋转,并根据反馈信息调整控制指令,使电机速度与给定速度尽可能接近。
电流环则是控制电机的输出电流,它通过比较给定的电流信号与反馈的实际电流信号来生成控制指令。
电流环的目标是使电机输出所需的电流,并根据反馈信息调整控制指令,使电机输出电流与给定电流尽可能接近。
这三个环路之间相互协调,通过不断调整控制指令来实现精确的位置控制。
一般情况下,位置环是最外层的环路,速度环处于中间,电流环位于内层。
通过这种层级结构,可以逐级调整控制指令,从而实现更准确的控制。
伺服电机三环控制原理在工业自动化、机器人等领域得到广泛应用。
它能够实现高精度、高速度的位置控制,使得伺服电机在各种应用中可以达到较好的性能和稳定性。
通过合理设计和调试,可以使电机响应速度快、控制精度高,并能适应各种工作条件。
伺服电机三环控制原理是一种常见且有效的控制方法,通过位置环、速度环和电流环的相互协作,实现了精确的位置控制。
它在工业自动化领域发挥着重要的作用,为各种应用提供了高性能和稳定性的控制解决方案。
伺服系统中如何实现位置环和速度环
伺服系统中如何实现位置环和速度环伺服系统被广泛应用于自动化控制中,其中位置环和速度环是两个基本的环节。
位置环和速度环的设计和调整对于伺服控制系统的性能具有重要的影响。
一、位置环的实现1. 位置传感器伺服系统中的位置传感器通常采用编码器或者霍尔传感器。
编码器通常分为增量式编码器和绝对式编码器两种类型。
增量式编码器通过记录转子旋转的相对位置,计算出机架位移的距离。
绝对式编码器能够实时将机架的位置信息传递到伺服系统中,通过计算差分信号,能够实现高精度的控制。
2. 控制器位置环的控制器通常有比例积分控制器(PI控制器)和比例积分微分控制器(PID控制器)两种类型。
PI控制器适用于一些精度要求不高的场景,而PID控制器则能够实现更加精确的控制。
3. 机架机架是伺服系统中的输出端,其位置的准确移动对于控制系统的性能影响很大。
机架的设计需要针对不同的控制系统给出不同的策略。
二、速度环的实现1. 速度传感器速度环的实现需要使用速度传感器。
速度传感器通常有霍尔传感器和电磁式传感器两种类型。
在选用传感器时应该结合具体场景的需求,采用适合的传感器类型。
2. 控制器速度环的控制器通常也有PI控制器和PID控制器两种类型。
其中PI控制器适用于速度平稳变化的场景,而PID控制器则能够满足更加复杂的场景需求。
3. 马达马达是伺服系统的核心部分,其输出转矩对于速度环的实现至关重要。
选择合适的马达,能够提高系统的稳定性和精度。
三、总结伺服系统的性能取决于位置环和速度环的设计和调整。
在实际应用中,应该根据具体需求选用合适的传感器、控制器和马达,确定适当的机架和控制策略,以达到最佳的控制效果。
伺服的三种控制方式
一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式 .1、转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm 时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。
可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。
由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
3、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。
位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加整个系统的定位精度。
4、谈谈3环,伺服电机一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。
最内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行P ID调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。
第2环是速度环,通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。
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运动伺服一般都是三环控制系统,从内到外依次是电流环、速度环、位置环。
1、电流环:电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出,电流环的输入值和
电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机,“电流环的输出”就是电机的每相的相电流,“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件(磁场感应变为电流电压信号)反馈给电流环的。
电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。
任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。
2、速度环:速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值,
速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节(主要是比例增益和积分处理)后输出到电流环。
速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。
速度环控制包含了速度环和电流环。
3、位置环:位置环的输入就是外部的脉冲,外部的脉冲经过平滑滤波处理和电
子齿轮计算后作为“位置环的设定”,位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节(比例增益调节,无积分微分调节)后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。
位置环的反馈也来自于编码器。
位置控制模式下系统进行了3个环的运算,系统运算量大,动态响应速度最慢。
编码器安装于伺服电机尾部,它和电流环没有任何联系,他采样来自于电机的转动而不是电机电流,和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。
而电流环是在驱动器内部形成的,即使没有电机,只要在每相上安装模拟负载(例如电灯泡)电流环就能形成反馈工作。
三种控制模式
位置控制:通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的数量来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。
由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
应用领域如数控机床、印刷机械等等。
速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。
位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中
的误差,增加了整个系统的定位精度。
转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。
可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
PID各自对差值调节对系统的影响:
1、单独的P(比例)就是将差值进行成比例的运算,它的显著特点就是有差调节,有差的意义就是调节过程结束后,被调量不可能与设定值准确相等,它们之间一定有残差,残差具体值您可以通过比例关系计算出。
增加比例将会有效减小残差并增加系统响应,但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。
2、单独的I(积分)就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比,大家不难理解,如果差值大,则积分环节的变化速度大,这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数,积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快,所以同样如果增大积分速度(也就是减小积分时间常数)将会降低控制系统的稳定程度,直到最后出现发散的震荡过程。
这个环节最大的好处就是被调量最后是没有残差的。
3、PI(比例积分)就是综合P和I的优点,利用P调节快速抵消干扰的影响,同时利用I调节消除残差。
4、单独的D(微分)就是根据差值的方向和大小进行调节的,调节器的输出与差值对于时间的导数成正比,微分环节只能起到辅助的调节作用,它可以与其他调节结合成PD和PID调节。
它的好处是可以根据被调节量(差值)的变化速度来进行调节,而不要等到出现了很大的偏差后才开始动作,其实就是赋予了调节器以某种程度上的预见性,可以增加系统对微小变化的响应特性。
5、PID综合作用可以使系统更加准确稳定的达到控制的期望。
伺服的电流环的PID常数一般都是在驱动器内部设定好的,操作使用者不需要更改。
速度环主要进行PI(比例和积分),比例就是增益,所以我们要对速度增益和速度积分时间常数进行合适的调节才能达到理想效果。
位置环主要进行P(比例)调节。
对此我们只要设定位置环的比例增益就好了。
位置环、速度环的参数调节没有什么固定的数值,要根据外部负载的机械传动连接方式、负载的运动方式、负载惯量、对速度、加速度要求以及电机本身的转子惯量和输出惯量等等很多条件来决定,调节的简单方法是在根据外部负载的情况进行大体经验的范围内将增益参数从小往大调,积分时间常数从大往小调,以不出现震动超调的稳态值为最佳值进行设定。
当进行位置模式需要调节位置环时,最好先调节速度环(此时位置环的比例增益设定在经验值的最小值),调节速度环稳定后,在调节位置环增益,适量逐步增加,位置环的响应最好比速度环慢一点,不然也容易出现速度震荡。
比例增益
变频器的PID功能是利用目标信号和反馈信号的差值来调节输出频率的,一方面,我们希望目标信号和反馈信号无限接近,即差值很小,从而满足调节的精度:另一方面,我们又希望调节信号具有一定的幅度,以保证调节的灵敏度。
解决这一矛盾的方法就是事先将差值信号进行放大。
比例增益P就是用来设置差值信号的放大系数的。
任何一种变频器的参数P都给出一个可设置的数值范围,一般在初次调试时,P可按中间偏大值预置.或者暂时默认出厂值,待设备运转时再按实际情况细调。
积分时间
如上所述.比例增益P 越大,调节灵敏度越高,但由于传动系统和控制电路都有惯性,调节结果达到最佳值时不能立即停止,导致“超调”,然后反过来调整,再次超调,形成振荡。
为此引入积分环节I ,其效果是,使经过比例增益P 放大后的差值信号在积分时间内逐渐增大( 或减小) ,从而减缓其变化速度,防止振荡。
但积分时间I太长,又会当反馈信号急剧变化时,被控物理量难以迅速恢复。
因此,I的取值与拖动系统的时间常数有关:拖动系统的时间常数较小时,积分时间应短些;拖动系统的时间常数较大时,积分时间应长些。
微分时间
微分时间D是根据差值信号变化的速率,提前给出一个相应的调节动作,从而缩短了调节时间,克服因积分时间过长而使恢复滞后的缺陷。
D的取值也与拖动系统的时间常数有关:拖动系统的时间常数较小时,微分时间应短些;反之,拖动系统的时间常数较大时,微分时间应长些。
P、I、D参数的预置是相辅相成的,运行现场应根据实际情况进行如下细调:被控物理量在目标值附近振荡,首先加大积分时间I,如仍有振荡,可适当减小比例增益P。
被控物理量在发生变化后难以恢复,首先加大比例增益P,如果恢复仍较缓慢,可适当减小积分时间I,还可加大微分时间D。