伺服電機三環控制系統的調整方法

隨著工業自動化程度的不斷提高，伺服控制技術、電力電子技術和微電子技術的快速發展，伺服運動和控制技術也日趨成熟。作為一種高性能的測試手段，電機運動控制平臺得到了廣泛的應用，人們對伺服性能的要求也越來越高。

一、三環控制原理

1.首先是電流回路，完全在伺服驅動器中進行。電機各相輸出電流由霍爾器件檢測，通過對電流設定值的負反饋進行PID調節，使輸出電流盡可能接近設定電流。電流回路控制電機轉矩，因此在轉矩模式下，驅動器具有小的操作和快的動態響應。

2.第二回路是速度回路，通過伺服電機編碼器檢測到的信號進行負反饋PID調節，其回路中的PID輸出直接是電流回路的設定，因此速度回路控制包括速度皮回路和電流回路。換句話說，任何棋風都必須使用電流回路，這是控制的從動件。在速度和位置控制的同時，系統實際控制電流(轉矩)，實現速度和位置的相應控制。

3.第三個環是位置環，是外面的環。根據實際情況，它可以構建在驅動器和伺服電機編碼器之間，或者外部控制器和電機編碼器或終負載之間。因為位置控制回路的內部輸出是速度回路的設置，所以系統在位置控制模式下執行所有三個回路操作，此時系統具有的計算量和慢的動態響應速度。

圖1.1

二、影響控制的因素

1.速度環主要采用PI(比例積分)，比例就是增益，需要適當調整速度增益和速度積分時間常數才能達到理想的效果。

2.位置環主要通過P(比例)來調整。我們只需要設置位置環的比例增益。當位置模式下需要調整位置環時，好先調整速度環。位置環和速度環的參數調整沒有固定值，是根據外部負載的機械傳動連接方式、負載的運動方式、負載慣性、速度和加速度要求、電機本身的轉子慣性和輸出慣性等多種條件確定的。簡單的調整方法是根據外部載荷，在一般經驗范圍內，將增益參數由小變大，積分時間常數由大變小，以避免振動

圖1.2

三、MES-100控制方式

1.MES-100運動控制平臺由電機及加載系統、電機驅動調試系統、數據采集及供電系統組成。從電機到驅動器構建了完整的軟硬件實驗環境，提供了完全開放的軟硬件接口，具有豐富的可擴展教學經驗?？梢宰鲭姍C識別、堵轉、電機效率測試、電機參數測量、電機T-N曲線測試、電機運動控制、編碼器矢量轉矩、無感矢量速度分析等測試。測試結果如下圖1.3所示。

2.伺服電機的速度和轉矩控制由模擬量控制，位置控制由發送脈沖控制。如果對電機的轉速和位置沒有要求，可以采用恒轉矩方式，通過及時改變模擬量的設定，或者通過通訊改變相應的地址值，就可以改變設定的轉矩。如果對位置和速度有一定的進度要求，可以采用速度或位置模式。位置控制方式一般是通過外界輸入的脈沖頻率來確定轉速，通過脈沖數來確定旋轉角度。由于位置模式可以嚴格控制速度和位置，因此在行業中得到廣泛應用。

圖1.3