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关于伺服电机的运动控制 点击：1077 | 回复：18



ljq2008

    
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发表于：2013-07-19 14:48:04
楼主

我们最近在做有关交流伺服电机的运动控制，目前在做的过程中发现了一些问题，想请教版上的各位大牛，

首先交代下背景，我们目前在用一个松下的200W的交流伺服电机做运动控制，由于我对系统运动的速度曲线有一些要求，不是传统的那种T形 或者S形曲线，所以我采用速度控制的方式，然后利用伺服电机控制器的模拟输入口通过输入模拟电压来控制运动速度，我在运动的过程中利用上位机（工控机）来读取电机尾部的光电编码器的脉冲数来监控电机位移，当我控制输入电压为零时，利用伺服电机钳位功能使电机停止，这时我发现伺服电机反馈回来的编码器脉冲数和我理想要走的脉冲数有一定的偏差，也就是虽然速度基本按照我要求的速度曲线来走，可是运动位移有一定的偏差，这个问题不知道该如何解决。

因此 我有两个问题想要请教版上的高手

（1）伺服电机如何在模拟量速度控制模式下实现精确的位移控制

（2）我看到很多人都说利用伺服电机做PID控制算法，我也看了下伺服电机的控制接线图，其实伺服电机内部可以通过速度环、位置环以及电流环来实现闭环的PID控制算法，一般的控制要求都只要手动或自动调节控制增益来实现伺服电机内部的PID控制，但是我现在想关于伺服电机的PID控制我想拿到上位机来完成，也就是通过编码器检测伺服电机当前的位移，得到速度，然后跟给定的位移、速度比较得到偏差，这个如何形成PID控制，也就是如何加到伺服电机的闭环控制中去？我的理解一般的得到位移 、速度加速度偏差 乘以对应的系数得到的应该是控制力矩？这个如何融入都速度控制模式中去？

希望各位大牛指点下，这个我最近看了好多，也没有找到解决办法，谢谢

另外我目前设置编码器四分频后10000个脉冲代表转一圈，我给定一定的速度曲线。是一个余弦曲线，用这个曲线计算后应该是走4圈，最后接收到编码器的脉冲数只有39500，

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luoyongsheng123

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发表于：2013-07-19 15:18:22
1楼

大学生？研究生？做这个有什么用？上位机位置控制，伺服电机速度控制，20年前的技术还在研究？

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ljq2008

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发表于：2013-07-19 15:19:52
2楼

回复内容：

对： luoyongsheng123  大学生？研究生？做这个有什么用？上位机位置控制，伺服电... 内容的回复！

 我们是应用，不是研究，请教luoyongsheng123 ，这个问题具体怎么解决啊？还请告诉啊

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luoyongsheng123

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发表于：2013-07-19 16:04:19
3楼

上位机接收编码器位置信号，输出模拟量信号，伺服设置成模拟量控制，接收上位机的模拟量信号，上位机负责算法控制就可以了。

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luoyongsheng123

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发表于：2013-07-19 16:42:11
4楼

可能说的太笼统了，上位机先做一个位置控制器，具PID调节功能；然后把你的速度曲线计算成位置曲线，把位置曲线在不同时间点的值作为一个输入，输入到位置控制器，位置控制器输出成模拟量，控制伺服电机的速度即可。

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tianheyi

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发表于：2013-07-19 21:31:41
5楼

位置控制一般应设置寻位过程，也就是要有行程总码数计算，当接近总码数时，建立一个慢速的寻位过程，在进入误差码范围后停止并零伺服。松下伺服驱动器参数有误差范围设置，4倍频时，4个码误差才相当于电机转子角度误差360/2500度，误差大可以调一下27（记不太清楚）号参数。并且建议编码器的信号一定要先给驱动器，上位机间接读取码脉冲。

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ljq2008

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发表于：2013-07-20 01:42:10
6楼

回复内容：

对： luoyongsheng123  可能说的太笼统了，上位机先做一个位置控制器，具PID调... 内容的回复！

 luoyongsheng123,你好，你说的很对，我觉得应该是这样的，首先将给定的速度曲线计算得到某一时间的理想位移值sk，然后通过读光电编码器得到实时的位移值ask，从而得到实际与理想的位移偏差sk-ask=ek，如果采用增量式的PID控制算法，当前时刻的Vk=Vk-1+（kp*[ek-ek-1]+ki*ek+kd*[ek-2*ek-1+ek-2]），然后利用这个计算的量进行一定的变化得到模拟电压控制量，是这样的吗？我有一个疑问，一般的PID控制算法不都是针对力矩控制的吗？其实如果在速度模式控制下采用PID控制，其实是自身PID控制后，又经过了速度环的PI控制，以及电流环的控制，是这样的嘛？我还就是想问怎么样直接在上位机做闭环控制呢？

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lusudu

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发表于：2013-07-20 09:10:37
7楼

这个问题，可以电话沟通，珠海希雷可以与您进行技术探讨，www.surlun.com。

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ljq2008

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发表于：2013-07-20 10:15:02
8楼

回复内容：

对： luoyongsheng123  可能说的太笼统了，上位机先做一个位置控制器，具PID调... 内容的回复！

 

我也看了一些资料和期刊上写的论文，他们都是说用什么PID算法，什么模糊控制算法，我的疑惑就是如果你采用位置控制还是速度控制，你自己的算法控制输入以后，肯定还要走位置环，或者速度环，最后经过电流环控制电机控制，这个嵌套是这样子的嘛？那那些文章 论文里面的算法控制是怎么实现的呢？希望能帮我解答下，十分感谢，

 

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luoyongsheng123

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发表于：2013-07-20 19:37:08
9楼

回复内容：

对： ljq2008 回复内容：对： luoyongsheng123  可能... 内容的回复！

外面是位置环，闭环控制就是用偏差控制，里面是速度环。要做得好点的话，可以把电机的速度计算出来，把速度偏差算进去，但麻烦的多。早期的模拟量数控系统就是如此啊！

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ljq2008

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发表于：2013-07-20 23:00:06
10楼

回复内容：

对： luoyongsheng123  回复内容：对： ljq2008 回复内容：对： luo... 内容的回复！

 我看很多论文里面都提到对伺服运动系统的闭环PID控制，觉得他们好像直接是在外边确定伺服电机的驱动型号啊！这个他们具体是怎么做的啊？因为你自己做的闭环控制有可能经过速度闭环 位置闭环的啊？这个两个的耦合 情况不考虑？

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luoyongsheng123

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发表于：2013-07-21 11:22:14
11楼

回复内容：

对： ljq2008 回复内容：对： luoyongsheng123  回复... 内容的回复

在外边确定伺服电机的驱动型号？和上位机高速通信接口的可以。现在用的什么伺服？

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ljq2008

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发表于：2013-07-21 14:52:59
12楼

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对： luoyongsheng123  回复内容：对： ljq2008 回复内容：对： luo... 内容的回复！

 我这里有一个安川的一个松下的小惯量交流伺服电机200W的，

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luoyongsheng123

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发表于：2013-07-21 21:46:32
13楼

可能不能满足你的要求，如果你的速度曲线要求很高的重复的话。可以试一下。用工控机加位置控制板？模拟量的位置控制板现在不知道有没有？要求不高的话，用脉冲控制板也可以。性能最好的伺服我用过的是博世的,应该可以满足你的要求。

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ljq2008

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发表于：2013-07-22 07:55:24
14楼

回复内容：

对： luoyongsheng123  可能不能满足你的要求，如果你的速度曲线要求很高的重复的... 内容的回复！

 我现在只有一块只有脉冲控制的雷塞运动控制卡，我是通过上位机接上D/A输出模拟量来控制的，所以我就是想在上位机实现PID控制，来提高系统的控制精度，由于我看了很多文献都说采用什么控制算法，但是我就是觉得伺服电机控制器本身就带有一定的PID控制，那你上位机做的这些控制不是跟那些混在一起嘛，这个上位机的控制的输入信号我也确定了，其实就是编码器反馈回来的脉冲数，但是如何确定控制器的输出呢？这点有点疑惑

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背手插兜

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发表于：2013-07-22 14:49:17
15楼

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对： ljq2008 回复内容：对： luoyongsheng123  可能... 内容的回复！

一些伺服驱动器可以选择在位置环、速度环或电流环模式工作，如果你选择速度闭环，那么上位控制器的位置环就需要你自己设计，位置环的输出作为下位控制器的速度环给定，比如+/-10V的模拟量 。不会混在一起。    

 能留个QQ不？我也做类似的工作，可以探讨一下。

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luoyongsheng123

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发表于：2013-07-22 22:49:10
16楼

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对： ljq2008 回复内容：对： luoyongsheng123  可能... 内容的回复！

上位机的PID是位置环的，伺服是速度环，两个相互都会有影响。一般是先把速度环调好，然后调位置环，调位置环的时候，速度环不动。

要有一个动态平衡的概念：即位置环闭上后，任何时候电机的给定位置和实际位置必须相等。


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ljq2008

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发表于：2013-07-23 08:05:12
17楼

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对： 背手插兜  回复内容：对： ljq2008 回复内容：对： luo... 内容的回复！

 422891207

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ljq2008

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对： luoyongsheng123  回复内容：对： ljq2008 回复内容：对： luo... 内容的回复！

 o,这样解释我好像理解了，谢谢，十分感谢，我实际的做做看

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