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交流伺服系统的三个闭环 点击：2726 | 回复：10



毕业的书生

    
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发表于：2004-06-11 12:28:00
楼主
全数字伺服系统采用位置控制、速度控制和力矩控制的三环结构。系统硬件大致由以下几部分组成:电源单元;功率逆变和保护单元;检测器单元;数字控制器单元;接口单元。 问：这三个环具体是电动机的那些设备，怎么样根据这三个环完成一个系统设计。 我想用伺服系统完成机械手的准确定位，或者就是要机械手顺时针旋转规定的角度，停止一段时间，逆时针旋转相同角度。怎么设计？
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ccbq

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发表于：2004-06-11 16:10:00
1楼
你所谓的三环是指不同的反馈控制形式，位移反馈、速度反馈和力矩反馈。就更深的控制策略而言，是忽略这些因素的，所有的反馈都为输出服务，如果你是学控制的应该知道多入多出吧。根据需要选择吧。 我真受不了你，水都没到膝盖了。
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TellTruth

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发表于：2004-06-11 18:06:00
2楼
讲的不错，具体需要什么什么环是根据应用而定的，进行位置控制，也不一定要三个环都要。只有一个位置环就可以实现，如果控制系统设计的好。电流环通常是为了简化执行对象模型而引入的，这样功放就可以简单的看作是一个电压电流变换器了。它与电机的模型可以简化为一个二阶的积分环节，为什么是这样的，稍微分析一下就知道了。 对于使用速度环的位置控制系统，速度环则一般不能为常数反馈，没有滤波措施的话，带宽过宽，设计不出一个好的控制系统。如果是常数反馈的话还不如用一个超前滞后校正来解决。
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zch7749

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发表于：2004-06-11 18:22:00
3楼
哈哈, 发大水,你也太打击人家了 三环不是电机上的那些东西,而是反馈的形式.
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毕业的书生

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发表于：2004-06-12 10:18:00
4楼
谢谢各位大虾指点，也就是根据不同的需要来确定需要什么环。但如果三个环同时需要，是不是可以同时三环进行参数设定那？而它们好多信号都是共用的啊！怎么分别设定啊！！！
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请你吃饭

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发表于：2004-06-12 11:32:00
5楼
一般情况,三个环同时用,可以得到更稳定的系统,力矩(加速度)的时间积分就是速度,速度的时间积分就是位置,三环系统的控制是符合这个量纲规律的. 有时候,如要求很高的响应频带\抵抗机械系统的结构谐振\特殊的前馈控制等,可以让控制量(给定)部分地跨越位置环或速度环达到更下一级环路入口. 参数设顶时,一般要求内环的响应频带是外环的十倍,即,当位置环的频带宽要求3HZ时,你可以先将电流(力矩)环的频带调到300HZ,这样调节速度环时,可以近似认为内环的传递函数G(S)=1,调节速度环带宽到30HZ,既而调节位置环.当10倍频关系不能满足时,必要的微分环节\前馈系统就要考虑了.
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毕业的书生

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发表于：2004-06-12 18:03:00
6楼
TO请你吃饭： 谢谢指点，虽然还是不太明白。“控制量(给定)部分地跨越位置环或速度环达到更下一级环路入口.“是什么意思？ 　　”必要的微分环节\前馈系统就要考虑了”请问具体考虑什么？.
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请你吃饭

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发表于：2004-06-12 22:51:00
7楼
说得通俗一点,比如位置环要求顺时针转动60度,当给定发出后,误差就产生了,经过比例\积分和微分计算就通知速度环顺时针按某规律旋转,速度环经过PID过程,就通知电流环顺时针加速,控制器就驱动电机顺时针转动了.如果在快速响应要求很高时,可以在位置给定变化的同时,直接将信号绕过几级PID直接让电流环马上顺时针加速,不就快了吗?"前馈"就是还没发现误差,只是预感将要有误差,就提前控制,就象上面说的直接跨接.
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gongkongedit

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发表于：2004-06-15 14:01:00
8楼
查一下论坛原来的文章，或许有一些帮助。
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毕业的书生

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发表于：2004-06-18 08:09:00
9楼
“直接将信号绕过几级PID直接让电流环马上顺时针加速”意思就是只是通过电流的PID调解就可以拉！不必再用位置、速度的PI调节拉？对吗？
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零落飘然

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发表于：2006-03-29 10:27:00
10楼
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PID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。
　　第3环是位置环，它是最外环，可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建，要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。
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