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伺服增益整定及增益参数介绍

  伺服驱动器使用复杂的算法和电路来控制力矩,速度和电机与负载的位置,编码器实时将电机的位置反馈给驱动器,驱动器通过不断的改变供给电机的电压和电流直到电机按要求动作,从而形成一个“闭环控制”。

什么是伺服增益整定?

  伺服增益整定是优化伺服单元响应性的功能。   对于来自上位系统的指令,驱动器需尽可能无延迟且精准的按指令要求驱动电机。为使电机动作更接近指令、最大限度地发挥机械性能,从而需要进行增益调整。   伺服增益通过多个参数控制,例如:全局比例系数(KP)、位置环比例系数(KF)、微分环节(KD)、阻尼系数(KV)、积分环节(KI)、加速度前馈系数(KK)、跟随因子(KL)、微分滤波系数(KE),以及控制器输出滤波系数(KC)。   所谓的PID参数整定也就是通过对这些参数的试取以满足运动系统的性能要求。一般情况下,刚性高的机械可通过提高伺服增益来提高响应性。但对于刚性低的机械,当提高伺服增益时,可能会产生振动,从而无法提高响应性,所以机械的高鲁棒性也很重要。

增益参数介绍

  全局比例系数KP:该参数是整个控制器的一个比例系数,它直接决定了系统的刚性,该参数对控制器后面所有的参数(除了前馈KK)均进行了一次比例增益。通常推荐6000~16000,可按照6000~8000~10000~12000~14000~16000试取,一般选取默认参数,不推荐改动。   位置环比例系数KF:该参数对位置误差再进行一次比例系数增益,可提升系统的刚性及减小系统误差。   微分系数KD:该参数是位置误差的微分增益,可抑制抖动,使系统运行平稳。   积分系数KI:该参数是速度误差的积分增益,可消除系统的稳态误差。   阻尼系数KV:该参数是速度误差的比例增益,可提升系统的刚性及抑制系统的振动。   加速度前馈系数KK:该参数是加速度前馈的比例增益,可显著提升系统跟随性从而有效抑制加减速结束时的超调。   微分滤波系数KE:通常微分项都带有一个低通滤波器,该参数就是决定该滤波器截止频率的因子。   控制器滤波系数KC: PID控制器的输出都往往带有一个低通滤波器,该参数就是决定该滤波器截止频率的因子。理论上截止频率可取系统要求最大带宽的2倍即可。   跟随因子KL: 较高的值会降低系统的噪音,消除过冲,但同时会降低系统的动态跟随性。   较低的值会提高系统的刚性,但可能会带来系统噪音。   以上提到的8个参数中KP、KE、KC在根据系统需求选定后都不需要再调整。因此主要整定的参数就是KF、KD、KI、KV、KL以及KK。 伺服增益整定及增益参数介绍