直流伺服电机的速度和位置控制原理.doc

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、首先电流环：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 谈谈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。