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伺服电机的位置锁定是如何实现的？ 点击：9155 | 回复：39



Shaban

    
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发表于：2009-08-08 13:14:07
楼主
 最近一直在研究伺服电机在定位完成后，进行位置锁定控制，但总是控制不好，要么锁定力矩不够，要么就是抖动的很厉害，达不到很好的效果。 
  哪位朋友有没有好的控制方式或经验，指点一下，非常感谢。
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critic

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发表于：2009-08-08 20:57:54
1楼

伺服定位控制中速度环和位置环是定位停车平稳和位置精确的两个重要环节。其中速度环和位置环中比例增益的大小影响力矩、响应时间和定位偏差的重要因素。比例增益越大，力矩越大，响应也更快，停车的时候就越抖，位置精确度差。反之力矩小，响应慢。所以参数要设定在最合适的值，一般驱动控制器能自适应比较合理的数值。特殊应用中才需要人为优化该参数。

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征

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发表于：2009-08-09 17:35:18
2楼

锁定力矩不够说明刚性不够，抖动说明增益过大。首先看一下选择电机是否合适， 其次检查驱动器。

不知楼主自己设计伺服还是应用， 如果是应用供应商的伺服，存在两种可能：1.参数没有调好 2 驱动器设计有问题

如果楼主自己设计驱动器，我觉得搂住的设计基本上不是基于电机模型的， 这样的设计很难达到很好的性能。实际上， 基于模型设计的驱动器， 小扭矩的电机都可以在速度环下达到很强的刚度，并且电机不会振动， 位置环下，刚性应该会更强。

 

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征

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发表于：2009-08-09 17:37:20
3楼
回复内容:
对:critic 关于

伺服定位控制中速度环和位置环是定位停车平稳和位置精确的两个重要环节。其中速度环和位置环中比例增益的大小影响力矩、响应时间和定位偏差的重要因素。比例增益越大，力矩越大，响应也更快，停车的时候就越抖，位置精确度差。反之力矩小，响应慢。所以参数要设定在最合适的值，一般驱动控制器能自适应比较合理的数值。特殊应用中才需要人为优化该参数。

内容的回复：
这一切都有理论上的计算，完全可以达到定位准确、电机不振、刚性很强
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波恩

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发表于：2009-08-09 19:02:41
4楼
适当设定速度环积分增益可以提高位置环静刚度。
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Shaban

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发表于：2009-08-10 10:00:43
5楼

谢谢各位的回复！

我是自己设计驱动器的，静态时的刚度是没有问题的，而且可以调节；问题是出在电机从运转到停止的瞬间，电机会抖动，抖几秒后就锁定了，也就没问题了；这个过程有没有好的控制方式？

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波恩

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发表于：2009-08-10 10:42:39
6楼

说明增益偏高，要么降低增益，要么做第二增益，降低零速和低速增益。

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Shaban

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发表于：2009-08-10 12:22:16
7楼

我在位置差为零时，进行停机处理，总是不能停在当前位置，即使停住了，位置差也偏了，或偏大或偏小几十个脉冲，而始终不是在位置差为零的位置；就算在位置差为零时，直接关断PWM输出，电机也不能马上停住，这是为什么？伺服电机的锁定，应该用什么方式，才能很好的控制呢？

 

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波恩

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发表于：2009-08-10 13:00:51
8楼
关断PWM，电机的角位置难保不跑，真想定位，就不要断电，很多伺服产品的定位准确度都能做到±1个反馈分辨率（一般指2500ppr的编码器反馈）。
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征

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发表于：2009-08-10 22:48:48
9楼
回复内容:
对:Shaban 关于

谢谢各位的回复！

我是自己设计驱动器的，静态时的刚度是没有问题的，而且可以调节；问题是出在电机从运转到停止的瞬间，电机会抖动，抖几秒后就锁定了，也就没问题了；这个过程有没有好的控制方式？

 

刚度没有问题？

测一下：

1） 给定阶跃信号（额定速度）， 电机的速度响应曲线

2） 额定速度下，给定阶跃信号（0速）， 速度的响应曲线

 

在这两种情况下， 要做到无超调， 响应时间短（空轴情况下不大于20ms， 或者30ms）

刚度问题： 速度环下， 给定速度为0， 转动电机轴，粗略感觉一下刚度。 如果明显感觉可以转动， 刚度很软。

上面的都达到了， 位置环下就没有问题了。

 

至于采取什么控制， 最普通的控制方式最有效。

内容的回复：
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征

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发表于：2009-08-10 22:49:01
10楼
刚度没有问题？

测一下：

1） 给定阶跃信号（额定速度）， 电机的速度响应曲线

2） 额定速度下，给定阶跃信号（0速）， 速度的响应曲线



在这两种情况下， 要做到无超调， 响应时间短（空轴情况下不大于20ms， 或者30ms）

刚度问题： 速度环下， 给定速度为0， 转动电机轴，粗略感觉一下刚度。 如果明显感觉可以转动， 刚度很软。

上面的都达到了， 位置环下就没有问题了。



至于采取什么控制， 最普通的控制方式最有效。
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chenxin8766

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发表于：2009-08-11 15:54:46
11楼

零漂吧，抑制零漂的方法很多

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Shaban

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12楼

谢谢！

还有一个现象：在速度控制下，伺服电机带一定负载，从一定转速降到零转速，电机停止后，将负载去除，变为空载，此时，电机会继续旋转一会，再停止；而且变为空载时的负载越大，电机继续旋转的时间相应变长。这是为什么？如何消除？

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波恩

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13楼
什么类型的负载？ 如果是力矩负载，应该是源于突然卸载，指令电流水平需要有一个由不为零过渡到零的过程。
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Shaban

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14楼

我是用测功机作负载的，应该就是你所说的力矩负载了。

如果是提升式负载，应该如何处理停机问题呢？

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征

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15楼

回复内容:
对:波恩 关于什么类型的负载？ 如果是力矩负载，应该是源于突然卸载，指令电流水平需要有一个由不为零过渡到零的过程。 内容的回复：


不是这样吧？

这个跟负载没有关系。 电机停止后， 0速的时候输出负载扭矩， 去掉负载， 电机不转。

搂住的驱动器做的有问题。

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波恩

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发表于：2009-08-13 09:14:56
16楼

楼主做的伺服应该是有问题，问题可能在于速度环比例增益偏小，而且速度环有积分，但积分时间常数偏大。

 

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Shaban

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17楼
速度环增益和积分常数都是可以调节的，但速度环要在有速度差的情况下才起作用，在负载去除后，势必要有电机旋转，才能使速度环起作用，从而调节指令电流，不知道这样分析对不对？其中会不会还有其它控制环节？
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刘岩利

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发表于：2009-08-13 17:40:46
18楼

在负载去除后，势必要有电机旋转，才能使速度环起作用，从而调节指令电流，不知道这样分析对不对？

原则上是对的，但是需要电机旋转多快、转多久才能起到作用，就是比较现实的问题了。如果时间是微秒级，完全没有问题；如果是毫秒级，也能凑合；如果是秒级，就直接扔了吧。

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Shaban

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发表于：2009-08-14 09:27:42
19楼

速度环的的控制周期设为多长时间比较合适？5ms会不会太大？

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波恩

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发表于：2009-08-14 13:02:33
20楼
PWM频率是多少？一般的设计原则是电流环周期为PWM周期，速度环周期为电流环周期的1～4倍。
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