让伺服转起来的几点建议和步骤方法？[元宵特献]-专业自动化论坛-中国工控网论坛

让伺服转起来的几点建议和步骤方法？[元宵特献] 点击：3487 | 回复：61

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发表于：2011-02-17 20:56:40

楼主

近来有几个帖子提及遇到搁置很久或者不很熟悉的伺服转不起来或者运行不正常。

伺服毕竟是工业设备，不是傻瓜型日用电器，因而拿到一套伺服后，无论是进口的、还是国产的，也无论是成套的、还是驱动和电机允许任意选配来自不同厂商的，甚至不论是普通的旋转伺服、还是直驱（力矩电机或直线电机），一般主张按说明书正确接线后，先在空载条件下进行JOG试运行，验证接线与基本功能是否正确，万一空载下JOG试运行也过不去，是不是一定就是伺服有问题呢？未必！

对于单一厂家的成套伺服，JOG是最简单的空载试运行验证方法，JOG不能正常运行时，最好首先检查电机的三相动力接线相序，其次检测编码器接线，如果确认无误，却还是无法JOG运行，最好还是咨询原厂或代理委托。

如果不是成套伺服，比如国内普遍采用的Copley，Elmo，KEB等，往往会配套不同厂家的电机，编码器类型也有可能差异很大，这时空载下JOG试运行跑不起来，该怎么办，如果你足够牛，可以找原厂或代理来帮你调，否则就只能自己碰运气，独自尝试了。

在此，建议按以下步骤和方法，在空载下从内环开始往外试，之所以不建议一上来就从外环试起，因为外环包括的因素毕竟相对内环更多，隐含的问题也就相对更多，外环模式下动不起来，很难明确问题所在。因而从伺服的运行原理出发，由内环向外，逐一调整尝试，容易更有条理地使功能基本完好的，却不够熟悉的伺服运行起来。

一、先电流环，指令从小到大单向慢慢加大，看看电机能不能动起来。

如果能动，且足以单向连续动下去，就说明动力接线和传感器接入正确，电角度增加方向与电机的出力方向，即运行方向一致。如果有条件检测力矩大小与电流指令的关系，看看与电机标称的力矩系数是否贴近，足够贴近，就说明电角度的初始值也基本正确。万一出力明显偏小，就很有可能是电角度的初始值不正确，而不必首先怀疑电机退磁等品质问题，此时可验证并重新对齐电角度初始值（关于如何对齐电角度初值，可参考帖子《伺服电机编码器与转子磁极相位对齐方式》http://www.gongkong.com/webpage/forum/200810/2008100512121600001-1.shtml ），如果电角度也确认无误，出力还是不足，再考虑电机本身的问题。

也有可能电机稍动一下就锁住不动了，此时基本上可以判定电机的三相动力线的接线相序有问题，致使电机的运动方向与电角度增加方向颠倒，电角度随着电机的运行逆向增长，最终使电机的定子电磁场对齐到转子永磁场的直轴，交轴分量归零，以至于出力归零。该出力归零点会成为为锁轴的平衡位置点，之所以在该点锁轴，是因为向任意方向偏离该平衡点时，定子电磁场将偏离转子永磁场的直轴，交轴分量不再为零，但产生的出力却始终与偏离方向相反，即指向这个平衡点，所以就形成了锁轴效应（关于这一点，也可参考帖子《伺服电机UVW动力线相序接错，何以导致飞车？》http://www.gongkong.com/webpage/forum/200911/2009111021350000001-1.shtml ）。

摆脱这种情形的理论方法是改变电角度增加方向与电机运行方向间的关系，既可以简单地通过改变电角度检出的增量方向（即符号），也可能会有伺服驱动器能提供这种功能和相应的参数。一种有效的实践方法就是对调电机三相动力接线中的任意两相，如此对调后电机将随着电流指令的逐渐增加而单向连续运行起来，不过此时的出力状况未必处于最佳状态，此时可以按照前面提示的方法检验电角度是否对齐了，并试着对齐电角度。如果不想折腾电角度对齐，也可以用试错法尝试三相动力线的所有6种接线相序（UVW，VWU，WUV，UWV，VUW，WVU）。一般而言，如果电角度对齐没有问题，总会有一种接线相序是正确的，如果6种相序都试遍了，出力状态仍非最佳，那就说明电角度对齐很可能有问题，还是得回过头来折腾电角度对齐。

经过上述步骤，就有机会理顺或恢复功能尚属正确的伺服在电流模式下的正确运行了。

万一通电使能后，电机还是压根儿就不动，可能是驱动器、编码器、或电机已有问题了，想办法更具报警和驱动器的提示信息，或者用驱动器和电机交叉尝试等方法逐一排查、确认、解决了。

二、接着试速度环，也让指令从小到大慢慢加。

如果速度不飞车，且能电机的运行速度能够受控变化，说明速度闭环正确，此时速度环的调节输出结果的正方向与电流环指令的正方向一致，电机的出力方向与电机的运行方向一致。

但是，电流环运行正确，速度闭环后却未必就能正确运行，其根本原因在于默认的速度检出方向与电机实际运行方向相反，或者说电机出力的正方向与速度环的调节输出（即电流环指令的）正方向相反，因而在速度出现偏差时，速度环的调节结果却使电机朝着偏差进一步扩大的方向运行，而非朝着缩小偏差的方向运行，因而无法有效形成负反馈，闭环失败，正反馈飞车。

所以，允许选配第三方电机的驱动器都会提供速度反馈的符号反转功能，或者电流指令的符号反转功能，当然了这些功能也可以起到在线调定速度或力矩运行的正方向的功用。合理利用这些功能，就可以在出现速度正反馈时，相应地改变速度反馈的符号，或者电流指令的符号，以协调速度检出方向和电机运行方向的差异，消除速度正反馈，有效实现速度环的负反馈闭环控制。

另外，也可以通过改变电角度的对齐方式，来实现电机运行方向的反转（具体原因和方法可参考帖子《永磁交流伺服电机的旋转方向与电机电角度增加方向之间的关系》http://www.gongkong.com/webpage/forum/200911/2009111021350000001-1.shtml ），以此协调速度检出正方向和电机运行正方向间的差异，消除速度正反馈，保障速度负反馈的形成机制，实现速度闭环。

三、位置环。

如果速度环已能够正确闭环，实现受控运行，一般而言，位置环也就没有更多悬疑了！除非做全闭环，可能引入位置检出的正方向与被控轴实际运行的正方向相反，造成位置正反馈。对此，伺服基本上都会提供位置检出方向的符号反转功能，以解决潜在的正反馈问题。

最后，必须提醒的是，虽然闭环控制存在正反馈风险，尤其是允许用户自行选配系统时，不过市面上的伺服产品都会提供有效的保护措施，避免因正反馈产生过流、飞车等故障，有效保护驱动器和电机本身，以及机器设备和操作人员的人机安全。大家不必过于担心，但是设备调试毕竟还是有风险的，保障设备安全，尤其是保障人身安全都是至关重要的事，乃至天大的事！毕竟自动化企业不是过去的小煤窑。

后记：正如刘版主提示的那样：空载可运行，不意味着带

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