隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，伺服控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，伺服運(yùn)動(dòng)和控制技術(shù)也日趨成熟。作為一種高性能的測試手段，電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制平臺得到了廣泛的應(yīng)用，人們對伺服性能的要求也越來越高。

第一和第三環(huán)路控制原理

1.首先是電流回路，完全在伺服驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行。電機(jī)各相輸出電流由霍爾器件檢測，通過對電流設(shè)定值的負(fù)反饋進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使輸出電流盡可能接近設(shè)定電流。電流回路控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩，因此在轉(zhuǎn)矩模式下，驅(qū)動(dòng)器具有最小的操作和最快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

2.第二個(gè)回路是速度回路，通過伺服電機(jī)編碼器的檢測信號進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)，其回路中的PID輸出直接是電流回路的設(shè)定值，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(fēng)都必須使用電流回路，這是控制的從動(dòng)件。在速度和位置控制的同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際控制電流(轉(zhuǎn)矩)，實(shí)現(xiàn)速度和位置的相應(yīng)控制。

3.第三個(gè)環(huán)是位置環(huán)，是最外面的環(huán)。根據(jù)實(shí)際情況，它可以構(gòu)建在驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)編碼器之間，或者外部控制器和電機(jī)編碼器或最終負(fù)載之間。因?yàn)槲恢每刂苹芈返膬?nèi)部輸出是速度回路的設(shè)置，所以系統(tǒng)在位置控制模式下執(zhí)行所有三個(gè)回路操作，此時(shí)系統(tǒng)具有最大的計(jì)算量和最慢的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。

圖1.1

t-family: "Microsoft yahei"; font-size: 18px;"> 二、影響控制的因素

1、速度環(huán)主要進(jìn)行PI(比例和積分)，比例就是增益，所以我們要對速度增益和速度積分時(shí)間常數(shù)進(jìn)行合適的調(diào)節(jié)才能達(dá)到理想效果。

2、位置環(huán)主要進(jìn)行P(比例)調(diào)節(jié)。對此我們只要設(shè)定位置環(huán)的比例增益就好了。當(dāng)進(jìn)行位置模式需要調(diào)節(jié)位置環(huán)時(shí)，最好先調(diào)節(jié)速度環(huán)，位置環(huán)、速度環(huán)的參數(shù)調(diào)節(jié)沒有什么固定的數(shù)值，要根據(jù)外部負(fù)載的機(jī)械傳動(dòng)連接方式、負(fù)載的運(yùn)動(dòng)方式、負(fù)載慣量、對速度、加速度要求以及電機(jī)本身的轉(zhuǎn)子慣量和輸出慣量等等很多條件來決定，調(diào)節(jié)的簡單方法是在根據(jù)外部負(fù)載的情況進(jìn)行大體經(jīng)驗(yàn)的范圍內(nèi)將增益參數(shù)從小往大調(diào)，積分時(shí)間常數(shù)從大往小調(diào)，以不出現(xiàn)震動(dòng)超調(diào)的穩(wěn)態(tài)值為最佳值進(jìn)行設(shè)定。

圖 1.2

三、MES-100控制方式

1、MES-100運(yùn)動(dòng)控制平臺由電機(jī)及加載系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和電源系統(tǒng)組成。從電機(jī)到驅(qū)動(dòng)構(gòu)建出完整的硬件軟件實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供全開放式的軟硬件接口，具有豐富的可擴(kuò)展性教學(xué)體驗(yàn)，可做電機(jī)識別，堵轉(zhuǎn)，電機(jī)效率測試，電機(jī)參數(shù)測定，電機(jī)T-N曲線測試，電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制及編碼器矢量轉(zhuǎn)矩，無感矢量速度分析等測試，測試結(jié)果如下圖1.3。

2、伺服電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的，位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的，如果對電機(jī)的速度和位置都沒有要求可以采用恒轉(zhuǎn)矩模式，可通過及時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小，也可以通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。如果對位置和速度有一定的進(jìn)度要求可以采用速度或位置模式，位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，行業(yè)應(yīng)用比較廣泛。