簡易探討運動控制三大控制模式的差異 点击：9980 | 回复：393
位置環與速度環其實都是運動控制的兩種控制模式 其控制的結果就是"定位"
在早期的伺服驅動有分為 位置型(日系)與速度型(歐系)的驅動器 當然其上位控制器也分為兩種
大約10多年前 日系將兩種控制模式合併 提供上位控制器做為選用所要的模式 至今所有通用伺服也都是延續此模式 但運動控制仍然壁壘分明
位置環在確認編碼器回授位置確認 速度環修正位置偏差(這是動態的偵測修正)
問題一 為何運動控制其位置環及速度環仍壁壘分明
問題二 位置還大家望文興義就知跟定位有關 但速度環怎麼也跟定位有關 究竟速度環是甚麼樣的環?
問題三 環的定義是什麼?
希望透過此文 能讓大家知道 什麼是運動控制 什麼是PLC 什麼是伺服
引用 刘志斌 的回复内容： 引用 PLC酷客 的回复内容：…… 有几句口诀可以供你...
刘老师：本帖的运动控制客观的来看，涉及领域其实很多，已知的PID调整基础如下。但学生看来，这是目前不够好的调整方式。因为整个系统运动仍然不够平滑，编码器反馈及反馈信号衰减造成的问题很多。这里不多说。在更快的控制运动中 PID的理论根本无法达到理想状态。
PID控制器（比例-积分-微分控制器），由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本上线性，且动态特性不随时间变化的系统。
PID控制器的方块图
PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，使系统更加准确而稳定。
PID回路是要自动实现一个有量具和控制旋钮的操作人员的工作，这个操作人员会用量具测系统输出的结果，然后用控制旋钮来调整这个系统的输入，直到系统的输出在量具上显示稳定的需求的结果，在旧的控制文档里，这个过程叫做“复位”行为，量具被称为“测量”，需要的结果被称为“设定值”而设定值和测量之间的差别被称为“误差”。
一个控制回路包括三个部分：
系统的传感器得到的测量结果
控制器作出决定
通过一个输出设备来作出反应
控制器从传感器得到测量结果，然后用需求结果减去测量结果来得到误差。然后用误差来计算出一个对系统的纠正值来作为输入结果，这样系统就可以从它的输出结果中消除误差。
在一个PID回路中，这个纠正值有三种算法，消除目前的误差，平均过去的误差，和透过误差的改变来预测将来的误差。
比如说，假如利用水箱在为植物提供水，水箱的水需要保持在一定的高度。可以用传感器来检查水箱里水的高度，这样就得到了测量结果。控制器会有一个固定的用户输入值来表示水箱需要的水面高度，假设这个值是保持65％的水量。控制器的输出设备会连在由马达控制的水阀门上。打开阀门就会给水箱注水，关上阀门就会让水箱里的水量下降。这个阀门的控制信号就是控制变量。
PID控制器可以用来控制任何可被测量及可被控制变量。比如，它可以用来控制温度、压强、流量、化学成分、速度等等。汽车上的巡航定速功能就是一个例子。
一些控制系统把数个PID控制器串联起来，或是连成网络。这样的话，一个主控制器可能会为其他控制输出结果。一个常见的例子是马达的控制。控制系统会需要马达有一个受控的速度，最后停在一个确定的位置。可由一个子控制器用来管理速度，但是这个子控制器的速度是由控制马达位置的主控制器来管理的。
连合和串联控制在化学过程控制系统中是很常见的。
PID是以它的三种纠正算法而命名的。这三种算法都是用加法调整被控制的数值，其输入为误差值（设定值减去测量值后的结果）或是由误差值衍生的信号。这三种算法是：
比例- 来控制当前，误差值和一个正值的常数P（表示比例）相乘。P只是在控制器的输出和系统的误差成比例的时候成立。比如说，一个电热器的控制器的比例尺范围是10°C，它的预定值是20°C。那么它在10°C的时候会输出100%，在15°C的时候会输出50%，在19°C的时候输出10％，注意在误差是0的时候，控制器的输出也是0。
积分 - 来控制过去，将误差值过去一段时间和（误差和）乘以一个正值的常数I。I从过去的平均误差值来找到系统的输出结果和预定值的平均误差。一个简单的比例系统会震荡，会在预定值的附近来回变化，因为系统无法消除多余的纠正。通过加上一个负的平均误差比例值，平均的系统误差值就会总是减少。所以，最终这个PID回路系统会在预定值稳定下来。
微分 - 来控制将来，计算误差的一阶导，并和一个正值的常数D相乘。这个导数的控制会对系统的改变作出反应。导数的结果越大，那么控制系统就对输出结果作出更快速的反应。这个D参数也是PID被称为可预测的控制器的原因。D参数对减少控制器短期的改变很有帮助。一些实际中的速度缓慢的系统可以不需要D参数。
用更专业的话来讲，一个PID控制器可以被称作一个在频域系统的滤波器。这一点在计算它是否会最终达到稳定结果时很有用。如果数值挑选不当，控制系统的输入值会反复振荡，这导致系统可能永远无法达到预设值。
PID控制器的一般转移函数是：
,
其中C是一个取决于系统带宽的常数。
引用 PLC酷客 的回复内容：
…… PID控制器可以用来控制任何可被测量及可被控制变量。……
1、“PID控制器”，是一个集成运算放大器构成的，它的输入端输入的是一个被量化的电信号，它的输出端，输出的也是一个被量化的电信号；
2、“PID控制器”，输出与输入的关系有三种：
1）输出是输入的P倍，称之为比例调节器；
2）输出是输入的积分I，称之为积分调节器；
3）输出是输入的微分D，称之为微分调节器；
3、“PID控制器”，可以控制那些可以用它输出的“电信号”可以有效控制其大小的任何物理量，例如：
1）变频器的频率；
2）可控硅的导通角；
10、一个物理量是否能实现用PID控制器控制，关键技术是，是否能实现这个物理量大小的控制为“电信号”的控制；
11、举例说直流串联型稳压电路，要稳定输出12V直流电，解决的办法是给18V直流电电路串联一个调整管，用调整管Uce分压6V，这样输出电压就是 18V-6V=12V；这样只要控制调整管的Ube，就可以实现稳压；
12、举例说开关稳压电源，要稳定输出110V直流电压，解决的办法是，用“电信号”控制开关管的脉冲频率或幅度；
13、那么要电机稳定停在给定位置上，如何控制电机的“位移量”，电机能在0.01°范围内正反转启停吗？没有办法做到！！！
引用 PLC酷客 的回复内容：
……
比如说，假如利用水箱在为植物提供水，水箱的水需要保持在一定的高度。可以用传感器来检查水箱里水的高度，这样就得到了测量结果。控制器会有一个固定的用户输入值来表示水箱需要的水面高度，假设这个值是保持65％的水量。控制器的输出设备会连在由马达控制的水阀门上。打开阀门就会给水箱注水，关上阀门就会让水箱里的水量下降。这个阀门的控制信号就是控制变量。
……
1、这个例子肯定实现不了PID控制；
2、因为 “由马达控制的水阀门上。打开阀门就会给水箱注水，关上阀门就会让水箱里的水量下降。”，无法做到“水箱需要的水面高度”；
3、如果能实现，供水量时时刻刻等于“植物需水量”，才可能保持“水箱需要的水面高度”；用什么供水，才能等于“植物吸水量”呢？水泵阀门肯定不行！
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