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如何通过驱动器实现全闭环控制 点击：7663 | 回复：75



shinety53

    
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发表于：2008-10-30 20:34:30
楼主
如题
一般来说位置控制给的是脉冲和方向控制信号。伺服电机的驱动器中已经使用编码器的反馈信号进行了位置环和速度环的反馈，网上看的这样属于半闭环。那么全闭环是将编码器的反馈信号用来调整脉冲信号输入吗？
输入的脉冲信号是表示位置呢？还是速度呢？我觉得两个都可以表示。
那么脉冲表示的是位置的话，根据反馈信号调整脉冲那不就是调整下一控制周期的位置了啊？如果要调整的好点的话是不是要将反馈回来的差做一下PID调整呢？而不能只是简单点计算同一个控制周期的脉冲差值然后加到下一个控制周期的脉冲上了。
还有就是在启动阶段的脉冲误差是比较大的，计算得到的反馈脉冲和目标响应之间的差值就比较大。若是用这个插值加到以后的脉冲上的话，那不是很容易就产生不稳定了啊。
驱动器里实现的那个位置环到底有多不可靠啊？
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刘岩利

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发表于：2008-11-03 21:29:53
21楼

“在位置控制的情况下，驱动器里面明明已经使用电机编码器反馈形成位置环了。他还想在外部用电机编码器的反馈形成另一个位置环，这样我不能理解啊。”

这有什么可不能理解，或者说，这有什么可理解的，做就是了。当然能实现，至于效果如何，就是另外一会事了。有可能比单用驱动器的位置环好一点，也可能震荡，还不如没有。即使是驱动器上用速度环，位置环PID参数不对，不是一样震荡。概念是为了让人更清楚的分析现象而存在的，把自己陷在概念里，就不如抛开概念算了。

再说了，就算网上有100个人说不能实现，您的老师就不让您做了吗？

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onlylm2008

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发表于：2008-11-03 21:31:56
22楼

你的老师概念不清。

最外环一般只有一个反馈量，其他的反馈量是用来提高系统刚性和抑制振动。

而且位置环的带宽都很小，再在其外面加一个位置环？？

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firstrazor

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发表于：2008-11-04 08:06:08
23楼

看来不是学生选错了老师，就是老师挑错了学生。

 

实践是检验真理的唯一标准，为什么不去动动手呢？

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shinety53

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发表于：2008-11-04 10:10:51
24楼
可能是我陷在概念里面的吧。但是做算法这种事情没有正确的概念和理论的指导的话个人觉得无法下手啊。 firstrazor说的对。实践是检验真理的唯一标准，动动手是很应该的的事情，问题是动手之前要把自己要做的事情设计清楚，这样也好做事啊。 个人觉得在这种驱动器内部有位置环，并且设备商提供的位置环控制已经比较精确的情况下，再在控制卡这边根据电机编码器反馈再加一个位置环的话也只能调整脉冲输入，而且在位置环以脉冲加方向方式控制的输入也只能是脉冲和方向。如果调整了脉冲输入的话那就是说电机走的速度就不是原来设计的速度了，电机每个控制周期所走的距离就不是原来想要的。 比如说根据自己的设计计算得到要在20ms内走100个脉冲，驱动器内部的位置环就会走100个脉冲，也许有一定的延时或者不是20ms，但是电机在运转起来之后的跟随情况是比较好的。 而再加一个位置环来控制位置环的话，那么这个20ms走的就不是100个脉冲了，可能要多走可能少走，当然，多走少走都可以在在下一控制周期修改。但是修改的结果是基本每一个控制周期的走的脉冲数都不是设计计算出来的脉冲（而且电机在动起来之后驱动器的跟随性能本来就已经很高了，电机将会走这个不对的脉冲）。这样的话也许加上位置环也许使控制精度得到提高，但是控制的结果却已经不是设计需要的结果了。这样做岂不是完全没有意义？ 如果算法真的存在了，可以从控制器上就按照新位置环的输入来运行，但是这个位置环计算的输入脉冲也是根据已经设计好输入脉冲来调节的。已经设计好的输入脉冲是最理想的，使用新位置环后做的肯定就是调节这个理想的输入了，调节之后肯定就和原来的设计有差距了。而电机执行的时候还是根据这个不理想的输入执行的，而且还会很好的跟随这个输入。那么运行的结果也是和设计不一样的。
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shinety53

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发表于：2008-11-04 10:20:39
25楼
理论计算值 ： 新位置环 不是1 ：1的 。 而 新位置环 ： 驱动器 将尽量保持 1 ：1，这样的结果就不是设计的结果了啊。从总体上看，新位置环使控制精度得到提高，而从每一个控制周期来看，运动情况却根本就不是想要的。这样的用这个系统做出来的东西可能就不是希望的了啊。 我的想法很可能有问题，欢迎拍砖O(∩_∩)O
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shinety53

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发表于：2008-11-04 10:20:57
26楼
理论计算值 ： 新位置环 不是1 ：1的 。 而 新位置环 ： 驱动器 将尽量保持 1 ：1，这样的结果就不是设计的结果了啊。从总体上看，新位置环使控制精度得到提高，而从每一个控制周期来看，运动情况却根本就不是想要的。这样的用这个系统做出来的东西可能就不是希望的了啊。 我的想法很可能有问题，欢迎拍砖O(∩_∩)O
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27楼
理论计算值 ： 新位置环 不是1 ：1的 。 而 新位置环 ： 驱动器 将尽量保持 1 ：1，这样的结果就不是设计的结果了啊。从总体上看，新位置环使控制精度得到提高，而从每一个控制周期来看，运动情况却根本就不是想要的。这样的用这个系统做出来的东西可能就不是希望的了啊。 我的想法很可能有问题，欢迎拍砖O(∩_∩)O
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28楼
理论计算值 ： 新位置环 不是1 ：1的 。 而 新位置环 ： 驱动器 将尽量保持 1 ：1，这样的结果就不是设计的结果了啊。从总体上看，新位置环使控制精度得到提高，而从每一个控制周期来看，运动情况却根本就不是想要的。这样的用这个系统做出来的东西可能就不是希望的了啊。 我的想法很可能有问题，欢迎拍砖O(∩_∩)O
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29楼
理论计算值 ： 新位置环 不是1 ：1的 。 而 新位置环 ： 驱动器 将尽量保持 1 ：1，这样的结果就不是设计的结果了啊。从总体上看，新位置环使控制精度得到提高，而从每一个控制周期来看，运动情况却根本就不是想要的。这样的用这个系统做出来的东西可能就不是希望的了啊。 我的想法很可能有问题，欢迎拍砖O(∩_∩)O
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30楼
理论计算值 ： 新位置环 不是1 ：1的 。 而 新位置环 ： 驱动器 将尽量保持 1 ：1，这样的结果就不是设计的结果了啊。从总体上看，新位置环使控制精度得到提高，而从每一个控制周期来看，运动情况却根本就不是想要的。这样的用这个系统做出来的东西可能就不是希望的了啊。 我的想法很可能有问题，欢迎拍砖O(∩_∩)O
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31楼
不还意思，网页半天没反应，提交多了，不是有心的，起大家原谅。 还有想问问：电机驱动器肯定不是理想的。这样根据经验得到的PID调节不是那么有问题吧，和从理论上看的PID差别又多大？或者说调节PID时，理论的作用到底又多大？因为我看问题的角度好多还是先看理论行不行的通，所以这个实际的问题希望大家不要太鄙视。
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欣欣向荣

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发表于：2008-11-04 16:40:39
32楼
楼主是概念上的错误，两个环混淆在一起了。一个是速度环用于调速系统的，不能说它是个半闭环的，对于调速系统它是全闭环。另一个自适应系统的闭环，位置环。控制调速系统只是整个自适应系统一个部分不能把调速环位置环混在一起。在CNC中检测完全是分开的，在这里你说的半闭环马达内检测同一个编码器输出脉冲，实际上到了驱动器内，一组信号完全分成两部分用，调速信号和位置信号。伺服驱动器是能做到的。你说的全闭环机械位置闭环，只是用了两个器件来实现，马达编码器用于调速系统，而直线光栅用作位置闭环。但同样直线光栅也可以用来调速，是自适应系统包含了调速系统。
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shinety53

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发表于：2008-11-04 21:53:38
33楼
不是啊，半闭环是只反馈到驱动器里面。全闭环是反馈到控制卡上。 其他的你说的对。 现在是没有机械位置全闭环。这点要某是我老师对全闭环的理解不对，要某把电机编码器的反馈接到控制器上也算是全闭环？ 我不知道我上面还又什么说的比清楚的请指正。
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欣欣向荣

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发表于：2008-11-05 10:36:54
34楼
对于位置环是这样理解的，能够测到机械位置实际位置就是全闭环，它是相对的不是绝对的还是有误差的。通过间接的测量机械的实际位置，就是半闭环。这个概念一定要清楚。就你所说的情况，实际上是机械位置误差补偿问题。把这个问题交给驱动器去做没必要，多余的还会造成信号的竞争。应该把这个问题交给CNC自适应系统去做然后再来驱动。
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zqd2005

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发表于：2008-11-05 11:16:08
35楼

回复内容:
对:shinety53 关于可能是我陷在概念里面的吧。但是做算法这种事情没有正确的概念和理论的指导的话个人觉得无法下手啊。 firstrazor说的对。实践是检验真理的唯一标准，动动手是很应该的的事情，问题是动手之前要把自己要做的事情设计清楚，这样也好做事啊。 个人觉得在这种驱动器内部有位置环，并且设备商提供的位置环控制已经比较精确的情况下，再在控制卡这边根据电机编码器反馈再加一个位置环的话也只能调整脉冲输入，而且在位置环以脉冲加方向方式控制的输入也只能是脉冲和方向。如果调整了脉冲输入的话那就是说电机走的速度就不是原来设计的速度了，电机每个控制周期所走的距离就不是原来想要的。 比如说根据自己的设计计算得到要在20ms内走100个脉冲，驱动器内部的位置环就会走100个脉冲，也许有一定的延时或者不是20ms，但是电机在运转起来之后的跟随情况是比较好的。 而再加一个位置环来控制位置环的话，那么这个20ms走的就不是100个脉冲了，可能要多走可能少走，当然，多走少走都可以在在下一控制周期修改。但是修改的结果是基本每一个控制周期的走的脉冲数都不是设计计算出来的脉冲（而且电机在动起来之后驱动器的跟随性能本来就已经很高了，电机将会走这个不对的脉冲）。这样的话也许加上位置环也许使控制精度得到提高，但是控制的结果却已经不是设计需要的结果了。这样做岂不是完全没有意义？ 如果算法真的存在了，可以从控制器上就按照新位置环的输入来运行，但是这个位置环计算的输入脉冲也是根据已经设计好输入脉冲来调节的。已经设计好的输入脉冲是最理想的，使用新位置环后做的肯定就是调节这个理想的输入了，调节之后肯定就和原来的设计有差距了。而电机执行的时候还是根据这个不理想的输入执行的，而且还会很好的跟随这个输入。那么运行的结果也是和设计不一样的。 内容的回复：

你老师的意思是在执行机构部分再加上反馈编码器吧！

电机内部的编码器和执行机构的反馈编码器是两码事啊~~

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shinety53

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发表于：2008-11-05 17:50:41
36楼
执行机构指的是电机带的负载吧？ 老师很明确的告诉我：不想在器械上加光栅尺之类的。那就是说他要用的是电机编码器的反馈，而不是执行机构上的反馈。 我说的电机的编码器反馈指的是驱动器的反馈啊，这个反馈不是从电机内部得到的吗？ 全闭环是这样的啊。。。看来我又理解错了。我一直以为把反馈交给驱动器处理是半闭环，交给控制卡是全闭环呢。 欣欣向荣。如果是在驱动器工作在位置控制方式下，有可能在没光栅尺组成的外环，根据电机编码器反馈来补偿机械位置误差吗？电机的反馈我是很相信的，就是说电机是绝对走步了，而且总体上很好响应指令的。 如果让大家来补偿机械位置误差，你们会怎么做呢？当然，要考虑系统响应的延迟时间。
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shinety53

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发表于：2008-11-05 17:50:59
37楼
执行机构指的是电机带的负载吧？ 老师很明确的告诉我：不想在器械上加光栅尺之类的。那就是说他要用的是电机编码器的反馈，而不是执行机构上的反馈。 我说的电机的编码器反馈指的是驱动器的反馈啊，这个反馈不是从电机内部得到的吗？ 全闭环是这样的啊。。。看来我又理解错了。我一直以为把反馈交给驱动器处理是半闭环，交给控制卡是全闭环呢。 欣欣向荣。如果是在驱动器工作在位置控制方式下，有可能在没光栅尺组成的外环，根据电机编码器反馈来补偿机械位置误差吗？电机的反馈我是很相信的，就是说电机是绝对走步了，而且总体上很好响应指令的。 如果让大家来补偿机械位置误差，你们会怎么做呢？当然，要考虑系统响应的延迟时间。
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刘岩利

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发表于：2008-11-05 19:19:47
38楼

"全闭环是这样的啊。。。看来我又理解错了。我一直以为把反馈交给驱动器处理是半闭环，交给控制卡是全闭环呢。"

这样理解也没有什么原则错误。所谓全闭环，半闭环本身也是相对而言的。只是习惯上说全闭环，半闭环的时候，是指反馈信号的来源。

我看明白你的老师让你做的是什么东西了。驱动器的位置环本身不能简单的说精确不精确。或者说，高速的时候是不精确的，低速的时候比较精确，零速的时候精确。你要改善的，就是高速时的不精确。我觉得，做这种事实际应用意义不大。也许比较有学术意义，用来写个论文，还是比较有用的。

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shinety53

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发表于：2008-11-05 23:53:01
39楼
看来自己表达很有问题啊。弄得人才明白。。。 不知道意义是不是大，但是给的任务是这样的，我也没办法。你的意思是电机在高速的时候即便是总体上来讲电机也是可能丢步？ 要是撇开这个问题，在使用全闭环和保证精度的情况下，大家是如何处理电机启动延迟，换向的丢步还有系统延迟的呢？
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欣欣向荣

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发表于：2008-11-06 11:45:56
40楼
这要引进一个位置的前馈概念，它是到位余量问题，是根据执行机构执行情况计算处理到位的实际情况。找一本位置自适应系统（随动系统）书研究一下。
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