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伺服电机正弦运动偶尔抖动 点击：6100 | 回复：29



good_oangeli

    
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发表于：2013-08-05 23:21:00
楼主

最近有个项目，通过PC机控制PCI1240运动控制卡的脉冲输出，然后通过伺服驱动器驱动交流伺服电机做正弦运动，在机械机构末端通过光电码盘将位移信号反馈至PC机，形成全闭环控制。但是，有个很诡异的问题，让我百思不得其解。电机在做正弦运动时偶尔会抖动，而且控制周期越短，电机抖动得越频繁。如果开环控制，电机做正弦运动不会出现这样的问题。请问哪个高手，帮我解惑，万分感谢。

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嵌位

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发表于：2013-08-06 08:49:58
1楼

1、控制周期越短，发脉冲频率越高，电机运行速度越快，电机抖动越厉害；

解决方法：适当降低伺服驱动器位置环、速度环的增益，使之平稳；

2、控制周期越长，发脉冲频率越低，电机运行速度越慢，电机运行越平稳；

解决方法：在满足平稳和运行无噪音的前提下，尽量提高伺服驱动器的位置环、速度环的增益，使伺服驱动器尽量响应快；

结论：可以通过调节伺服驱动器的位置环、速度环、电流环（伺服驱动器出厂之后一般不需调节）来改善上面两点不足；

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刘志斌

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发表于：2013-08-06 10:00:10
2楼

“控制周期越短，电机抖动得越频繁”

 

1、指令脉冲数一定的情况下，“控制周期越短”，就是完成目标位移的时间越短；

2、这样，控制周期越短，在梯形图上，表现为加、减速度时的加速度大，运行速度高，表现为“电机抖动得”越厉害；

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刘志斌

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发表于：2013-08-06 10:03:34
3楼

3、这样，控制周期越长，在梯形图上，表现为加、减速度时的加速度小，运行速度低，表现为电机运行平稳；

4、电机抖动，主要是加速度大、转矩大的表现，就好像开车时猛加速、猛刹车一样的感觉！

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刘志斌

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发表于：2013-08-06 10:10:21
4楼

5、“控制周期越短，发脉冲频率越高，”，是个错误理解：

1）没有谁“发脉冲”，而是位置环输出给“速度环”的给定“频率”数越高；（因为速度环是给定编码器的频率，反馈编码器的频率，控制调节电机的电源频率或电压，从而调节电机的速度；）

2）控制周期越短，就是路程一定，运行时间越短，伺服电机运行速度越快，编码器的反馈脉冲频率越高；

3）这时伺服调速电路的加、减速的时间短，加速度大、转矩大；

4）转矩大，才能使电机抖动！

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刘志斌

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发表于：2013-08-06 17:57:31
5楼

5、在电机抖动时，你可以观察伺服电流会有大的波动，电流波动大，意味着转矩波动大！

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good_oangeli

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发表于：2013-08-06 22:26:45
6楼

非常感谢楼上的回复。如果依据二楼的话，那么伺服电机输出的每一步应该都会抖动的。经过调整伺服电机的刚度，每一步走得平滑许多了，但问题是每隔一定周期电机有一些步会抖动跳跃，而且这个频率跟控制周期有关，控制周期越短，电机越抖动的越频繁。当开环控制的时候，电机走得很平稳，没有这样的情况。很希望大家能够解惑。

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刘志斌

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发表于：2013-08-07 00:48:06
7楼

引用 good_oangeli 的回复内容：……那么伺服电机输出的每一步应该都会抖动的。经过调整伺服电机的刚度，每一步走得平滑许多了，但问题是每隔一定周期电机有一些步会抖动跳跃，……

 

 1、伺服的速度曲线图是个梯形；

2、加速度大的位置是启动后和停车前，如果是S曲线，会减缓加速度，以免出现抖动；

3、楼主说，调整刚度后，走的平滑了，说明系统运动有阻塞情况，电机转矩不平稳，忽大忽小；

4、伺服控制没“步进”，是由启动到停车连续运行的，只有速度的变化和负载转矩的变化；

 

 

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刘志斌

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发表于：2013-08-07 00:51:48
8楼

5、如果是交流伺服电机，变频调速时，电机电源的波形远离正弦波形时，会出现周期性转矩抖动，那是变频调速电路不良造成的！

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刘志斌

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发表于：2013-08-07 00:59:08
9楼

引用 good_oangeli 的回复内容： ……控制周期有关，控制周期越短，……

1、 你说的控制周期是什么意思？

2、刚才说过，伺服由启动到停车为一个速度梯形图，你说的一个周期是一个梯形图的运行周期吗？

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good_oangeli

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发表于：2013-08-07 16:12:48
10楼

回复内容：

对： 刘志斌  引用 good_oangeli 的回复内容： ……控制... 内容的回复！

真心感谢楼上的热心解答。我用的是松下A5系列的交流伺服电机。我说得控制周期是指上位机PC的定时周期或者采样周期，即指每隔6ms作用输出一次位置指令给运动控制卡，上述我说的一步也是指每一个定时周期。运动控制卡采用的是点对点运动控制。其中有些细节，我有些不太明白。

1.关于速度梯形图或S曲线，比如电机从A点运动到B点需要在一个控制周期内完成。我通过计算得到这段距离需要的脉冲数，然后输出指令，在这段时间内运动控制卡按照指令输出相应的脉冲个数给伺服驱动器，那么输出的脉冲的频率是有什么决定的。如果输出完指定脉冲数后，如果有空闲时间的话，运动控制卡不进行任何输出了吗？如果这样的话，速度梯形图体现在哪里呢？(我不知道这样的理解是否正确)

2.我的控制过程是这样的：给定当前正弦位置与光电码盘反馈位置比较，通过PID调节，计算出到给定位置的脉冲数，然后通过运动控制卡给伺服电机位置指令，通过每个点对点运动，达到正弦运动的目的。如果在点到点之间存在加减速过程，那么整个过程必然会存在平稳？

3.楼上说到运动存在阻塞情况，是什么意思呢？是什么原因造成的呢？

4.“如果是交流伺服电机，变频调速时，电机电源的波形远离正弦波形时，会出现周期性转矩抖动，那是变频调速电路不良造成的！”。转矩抖动，我不太理解？

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征

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11楼
自控原理里的"带宽"，如果学过这个课程，建议翻翻书，弄明白带宽的含义，顺便查查国标中针对带宽的测试方法！听人瞎扯一番，从天南扯到地北，人家胡言乱语都可能分辨不了。
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刘志斌

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12楼

引用 good_oangeli 的回复内容：

 .……“如果是交流伺服电机，变频调速时，电机电源的波形远离正弦波形时，会出现周期性转矩抖动，那是变频调速电路不良造成的！”。转矩抖动，我不太理解？... …

 1、交流伺服电源为正弦交流电时，旋转磁场是圆旋转磁场，就是说磁场大小不变，转速不变；

2、反之，旋转磁场的大小中期性变化，就是一会儿大，一会儿小，速度一会儿慢一会儿快；

3、这样电机的转矩就不均匀，出现一会儿大一会儿小，电机就会出你说的抖动或震动！

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刘志斌

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发表于：2013-08-08 00:13:02
13楼

引用 good_oangeli 的回复内容：

 ……楼上说到运动存在阻塞情况，是什么意思呢？是什么原因造成的呢？……... 

 1、举例说，皮带传动，匹带过紧，负载加重；

2、举例说曲轴连杆机构，有一个转矩为零的时刻；

3、举例说丝杠，间隙过小，……

4、自行车的链条过紧，……

5、就是传动机构出现的内应力，转动不灵活，阻力忽大忽小！

……

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-08-08 13:17:08
14楼

你用的軸卡是位置型 還是速度型的軸卡

你機構的運動 是連續送料 還是往復 還是轉速運動

網友征 已告訴你 問錯人

在請問樓主 電機的正余弦控制 是什麼控制?!

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征

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发表于：2013-08-08 18:08:14
15楼

“我用的是松下A5系列的交流伺服电机。我说得控制周期是指上位机PC的定时周期或者采样周期，即指每隔6ms作用输出一次位置指令给运动控制卡，上述我说的一步也是指每一个定时周期。”

 

你的定时周期是用PC机上操作系统的API函数接口实现的？

 

如果是这样的，建议不要用操作系统的定时中断，很大的可能是操作系统（像windows）的定时中断达到ms级别的精度基本不靠谱！

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good_oangeli

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发表于：2013-08-09 09:26:34
16楼

回复内容：

对： 刘志斌  引用 good_oangeli 的回复内容： ……楼上... 内容的回复！

 如果阻力忽大忽小，那么电机在开环控制的情况下，阻力也应该会这样，但是在这样情况下电机运行比较平稳，没有出现上述情况。

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good_oangeli

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发表于：2013-08-09 09:29:08
17楼

回复内容：

对： 笨鳥慢飛  你用的軸卡是位置型 還是速度型的軸卡你機構的運動 是連... 内容的回复！

 谢谢回复。伺服驱动器选择的是位置控制模式，外环采用PID控制，机械的运动是正弦旋转运动。

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good_oangeli

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18楼

回复内容：

对： 征  自控原理里的"带宽"，如果学过这个课程，建议翻翻书，弄... 内容的回复！

 自控原理学过，带宽概念基本懂一些。如果是带宽的问题，正弦运动在一定频率下应该会不稳定的，而不是在某些个点处抖动吧？

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good_oangeli

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19楼

回复内容：

对： 征  “我用的是松下A5系列的交流伺服电机。我说得控制周期是... 内容的回复！

 谢谢回复！我用的是多媒体定时器。我计时过，时间还是比较准的。

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zlzxww

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发表于：2013-08-09 09:59:42
20楼

引用 good_oangeli 的回复内容： 回复内容：对： 笨鳥慢飛  你用的軸卡是位置型 還是速...

还是脉冲的啊，不知怎么做闭环的。

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