伺服系统增益作用及调整原则

信息来源:MOTEC直流伺服电机代理商-深圳兴弘泰自动化

伺服是由3个反馈系统构成：位置环、速度环、电流环，越是内侧的环，越需要提高其响应性，不遵守该原则，则会产生偏差和震动。由于电流环是最内侧的环，以确保了其充分的响应性，所以我们只需要调整位置环和速度环即可。调整的主要参数是：位置环增益、速度环增益、速度积分时间常数。
位置环增益是决定对指令位置跟随性的参数。与工件表面的优劣有密切关系，仅在驱动器工作在位置方式时有效，当伺服电机停止运行时，增加位置环比例增益，能提高伺服电机的刚性，即锁机力度。
伺服系统的响应性取决于位置环增益，提高位置环增益，位置环响应和切屑精度都会改善，同时减少调整时间和循环时间,但位置环增益又受限于速度环特性和机械特性。为了提高响应性，如果仅提高位置环增益，作为伺服系统的整体的响应，容易产生震动，所以请一边注意响应性一边提高速度环增益。
特点：位置环增益提高，响应性越高，定位时间越短。过大会引起震动和超调
位置环增益调整原则：
在保证位置环系统稳定工作，位置不超差(过冲)的前提下，增大位置环的增益，以减小位置滞后量。简单的方法，提高位置环增益直至过冲，然后再降低位置环增益，即为刚度较好的位置环增益速度环比例增益、速度积分时间常数.
速度环比例增益、速度积分时间常数仅对电机在运行时(有速度)起作用。速度环比例增益的大小，影响电机速度的响应快慢，为了缩短调整时间，需要提高速度环增益，控制超程或行程不足。速度环积分时间常数的大小，影响伺服电电机稳态速度误差的大小及速度环系统的稳定性。当伺服电机带上实际负荷时，由于实际负载转矩和负载惯量与缺省参数值设置时并不相符，速度环的带宽会变窄，如果此时的速度环带宽满足需求，没有发生电机速度爬行或振荡等现象，可以不调整速度环的比例增益及积分时间常数。如果实际负荷使电机工作不稳定，发生爬行或振荡现象，或者现有的速度环带宽不理想，则需要对速度环的比例增益、积分时间常数进行调整。
速度环参数调整的原则：
是保证速度环系统稳定，不振荡的前提下，使速度环响应最快，并且系统稳定工作。简单的方法是，提高速度环的比例增益，直至系统发生振荡，然后再降低一点速度环的比例增益，即为刚度较好速度环比例增益。
速度环积分时间常数对于伺服系统来说为延迟因素，因此设定过大会延长定位时间，使响应性变差，当惯量较大有震动时若不加大，机械又会出现震动，要根据实际情况来调，设定的比较小，在定位时虽然偏差脉冲可能会更接近于0，但是达到稳定状态所需的时间可能会变长。
速度环积分时间常数调整的原则：
为了保证系统稳定的工作，应该调整速度环积分时间常数。调整的原则是，负载惯量折算到电机轴上的值与电机转子惯量的倍数越大，速度环积分时间常数的值应增加越大。速度环积分时间常数的提高，需相应的提高速度环比例增益，以提高速度环的响应时间。这二个参数的调整，是一个反复的过程，需要对负载准确的认识与经验。

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