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直流调速或定位系统中什么时候需要电流环 点击：4991 | 回复：44



kaikaixinxin

    
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发表于：2013-09-09 09:38:26
楼主

大家好，

经常搜索到这个论坛的帖子看，获益良多，谢谢大家。

我是工控领域新手，最近想做点东西，但是市面没找到相关接口的东西，所以就准备查查资料看自己能做不。

目前遇到的一个问题，准备做一个直流有刷小电机（24v，3A左右）的驱动，原来只有位置环PI，但是参数一直不好调，我是用ti的东西做的。


第一个问题：位置环PI很不好调，有时Kp=0.6振荡或者说超调很小（即轻轻动一下负载，很快能稳定下来），有时Kp=0.3都半天稳定不下来（可能晃动幅度略大）。而且一加积分Ki，非常容易饱和。我是直接给一阶跃信号测试的。另外需要说明的是机械不是自平衡的，转动过程中负载变化比较大。看了很多PID调节的经验，还是没调好。希望谁能指点一下我，任何意见或建议都行。另外我看到有人在频域分析响应，有没有这方面的软件或方法？我目前一靠眼睛观察，二是直接在时域中看响应的波形。


第二个问题：调不好的时候我想到了电流环。但我上网搜了下，众说纷纭，也没弄明白到底需要电流环不。我看大家说加电流环主要有两个原因：1. 防止启动等电流过载。但是我想如果母线电压不高于电机额定电压的话，电流很难过载。2. 提高响应。虽然电流环刷新频率快的多，但是电流环的给定还是由速度环来的，不明白为什么会提高响应。比如稳速后负载突然变重，只有速度环有偏差后，才能让电流环跟随。电流环最多是让转矩在新的给定下能更快一步稳定，我不知道大家说的是不是这样子提高响应的。

另外电流环我使用自带12位ADC采样的，感觉采样精度大概只能达到8bit的样子，也没想到什么法子（比如过采样）提高精度（我的bipolar pwm 20khz，每个周期一个采样）。


恳求大家不吝赐教，谢谢！


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kaikaixinxin

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发表于：2013-09-10 13:54:12
21楼

谢谢，但是尽管如此，直流电机是可以直接启动的啊，启动电流大约是电压除以内阻。

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刘志斌

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发表于：2013-09-10 13:56:20
22楼

引用 kaikaixinxin 的回复内容： 谢谢，但是尽管如此，直流电机是可以直接启动的啊，启动电... 

1、 错了！

2、直流电机是不能直接启动的，必须用串联电阻箱启动！

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kaikaixinxin

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发表于：2013-09-10 13:58:31
23楼

补充一点，我说的都是小型的，400w以下的，一般也就100w左右的。

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刘志斌

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发表于：2013-09-10 13:59:04
24楼

3、所以电流闭环的作用就是，让电机的端电压从小到大斜坡直线上升的一个过程；而不是一下子加上100%全压！

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kaikaixinxin

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发表于：2013-09-10 14:00:27
25楼

我之前一直在用，也没出过问题

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刘志斌

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发表于：2013-09-10 14:01:29
26楼

引用 kaikaixinxin 的回复内容： 补充一点，我说的都是小型的，400w以下的，一般也就1... 

 “补充一点，我说的都是小型的，400w以下的，一般也就100w左右的。”，不对，多么小的直流电机，都要串电阻启动！不能直接启动！！

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刘志斌

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发表于：2013-09-10 14:05:24
27楼

引用 kaikaixinxin 的回复内容： 我之前一直在用，也没出过问题 

 不会的！你一定搞错了，直流电机都有启动电路，你不信可以翻开录音机的直流电机启动电路看看！

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刘志斌

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发表于：2013-09-10 15:08:41
28楼

引用 第五纪冰川 的回复内容： 

……直流调速，电流环是内环，肯定比速度环响应快。快速响应中必须有电流环，至少书上这么说。

1、没有那个书上说，双闭环控制中，速度闭环、电流闭环中那个响应快，那个响应慢；

2、双闭环 控制中，用的是同一个调节电压的调节器，要说响应，是一个样，都是电量的调节，响应快；

3、唯有转子的速度是个有惯量的实体，它的速度不能突变，应该有一个加速、减速过程，“Slow system response times”！

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十年河西

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发表于：2013-09-11 04:10:17
29楼

跟响应没关系，直流电机超速甚至飞车原理是什么？弱磁。

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刘志斌

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发表于：2013-09-11 09:17:12
30楼

1、分析“闭环控制”时，有一个基本方法：

1）因为闭环控制的检测反馈为负反馈；

2）分析负反馈电路时，检测反馈物理量增大时，则闭环调控输出该物理量不增大；检测反馈物理量减小时，则闭环调控输出该物理量不见小；

3）所以速度大于给定速度时，“速度闭环”调控速度减小到给定速度；速度小于给定速度时，“速度闭环”调控速度增大到给定速度；

4）所以电流大于给定电流时，“电流闭环”调控电流减小到给定电流；电流小于给定电流时，“电流闭环”调控电流增大到给定电流；

2、双闭环控制时，速度环的输出等于电流环的给定，当速度环饱和时，输出最大，也就是电流环给定电流最大，电流环会调控输出电流不超过最大电流；

      双闭环控制时，速度环的输出等于电流环的给定，当速度环饱和时，输出最大，也就是电流环给定电流最大，电流环会调控输出电流不小于最大电流；

3、这就是双闭环中电流环的作用，能保证电机启动时，电流始终保持在最大允许电流下运行，保证电机安全地以最大加速度快快启动；

 

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刘志斌

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发表于：2013-09-11 09:20:35
31楼

4、这也就是“征”在伺服控制发言中，时时刻刻不忘的那个电机能以“3倍的额定转矩”发挥作用的情形！

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刘志斌

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发表于：2013-09-11 09:25:47
32楼

5、负载突然增大很多时，也就是速度环饱和时，也就是电机电流、力矩、出力最大的时候，是电流环保证电机电流稳定运行在安全地最大电流、最大转矩上的！

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kaikaixinxin

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发表于：2013-09-11 20:56:03
33楼

十年河西 你好，

能具体讲讲弱磁和飞车吗？稀土永磁电机。


谢谢！

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第五纪冰川

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发表于：2013-09-12 03:45:28
34楼

回复内容：

对： 刘志斌  引用 第五纪冰川 的回复内容： ……直流调速，电流环是... 内容的回复！

 睡不着觉，起来泡坛子。

看你自己8楼的图，你没发现电流环的响应速度比速度环快吗？

自己看看坛子里做伺服的大侠们的帖子：http://bbs.gongkong.com/D/201105/378456_1.shtml

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刘志斌

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35楼

引用 第五纪冰川 的回复内容： 

……看你自己8楼的图，你没发现电流环的响应速度比速度环快吗？

1、没看出来！不知你怎么看的？

2、8楼的图，是速度环饱和，电流环控制电机电压，使电机电流 保持在允许的最大电流上；

3、电流环、速度环都是一样的电压调节作用，没有谁响应快、谁相应慢的问题！

4、电流环、速度环都是一样的电压调节作用，没有谁响应快、谁相应慢的问题！只有速度环在正常情况下调压调速，而电流环在大电流出现时调压调电流！

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刘志斌

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36楼

5、“有关伺服速度环响应带宽 ”的讨论，没有说电流环比速度环相应快！！！

 

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笨鳥慢飛

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37楼

飛車與失速發生的原因是不同 怎將他都說成是弱磁造成?!

所謂的飛車 電機轉動方向不受控制 你要他正轉 他卻是反轉(而且是高速的反轉) 這樣狀況叫飛車(或 暴衝) 

在直流電機就是電源接反 

 在AC來講 就是編碼器AB兩相接反

 

所謂失速 應該是說速度以不受控制 這多發生在高速高精的控制上 整體的 系統根本來不及響應 我們可從電機的速度與扭力曲線圖 他在高速時 其扭力很小 

 

電流環你沒做特定扭力控制 其曲線圖應該是與扭力曲線圖類似(這圖各人認為 未見過)  那電流環又怎具有保護作用

你可以拿100W的伺服電機 讓他servo on 再轉動其軸心 會發線軸心有微微的抖動 你在加大力量 發覺他會以更大的力量與你對抗  若你將軸心轉動 那驅動器立刻報警停機 因為過電流

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kaikaixinxin

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发表于：2013-09-12 15:20:23
38楼

笨鸟可不笨，拜读过你很多详细的回复。

能否详细说说直流调速或定位系统中电流环的作用，特别是双环情况下（比如位置环速度环只有一个）。


谢谢！

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-13 06:04:28
39楼

我上面以談到電流環的作用

A> 當你旋轉100W的伺服   TG 就會回饋給驅動器(速度環) 驅動器立刻加大電流 將位置修正回來 這就是軸心會有微微的抖動 若將TG拿掉 你會發現 很輕易將軸心轉動 而不報警 這兩個狀況就很清楚告訴你電流環的兩個作用

B> 編碼器的AB相接反(接錯線) 為什麼會造成飛車 再直流電機(速度環) 在交流電機(位置環) 你若看錯誤警告訊息 所顯示的是累計誤差過大 正因控制器 或驅動器 不知反饋的訊號是錯誤 而加大電流修正回來 而造成飛車 所以電流環在這裡的作用就是提高扭力 增加系統的"加速度"

電流環是廠家的機密 都不會提供這樣的訊息給客戶 想要就得花錢買

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kaikaixinxin

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发表于：2013-09-13 10:09:54
40楼

谢谢。

A> 没有电流环，一样会有这种现象。比如只有位置环，你一动就有偏差，那就会加大pwm占空比。所以电流环是不是可有可无，至少作用没有明显体现出来？

三个环任一个单独存在的情况下，都是靠调节pwm占空比。

B>更不明白了，我理解有没有电流环都是这样的。不同的是无非电流环刷新频率快一点，也就是有了电流环，电流环本身能更快的稳定，但稳定不稳定都是飞车（以最大速度在运转）。个人的理解


还是不明白电流环有什么好处或明显好处？

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