伺服增益整定及增益參數(shù)介紹
伺服驅(qū)動(dòng)器使用復(fù)雜的算法和電路來(lái)控制力矩,速度和電機(jī)與負(fù)載的位置,編碼器實(shí)時(shí)將電機(jī)的位置反饋給驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器通過不斷的改變供給電機(jī)的電壓和電流直到電機(jī)按要求動(dòng)作,從而形成一個(gè)“閉環(huán)控制”。
什么是伺服增益整定?
伺服增益整定是優(yōu)化伺服單元響應(yīng)性的功能。 對(duì)于來(lái)自上位系統(tǒng)的指令,驅(qū)動(dòng)器需盡可能無(wú)延遲且精準(zhǔn)的按指令要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)。為使電機(jī)動(dòng)作更接近指令、最大限度地發(fā)揮機(jī)械性能,從而需要進(jìn)行增益調(diào)整。 伺服增益通過多個(gè)參數(shù)控制,例如:全局比例系數(shù)(KP)、位置環(huán)比例系數(shù)(KF)、微分環(huán)節(jié)(KD)、阻尼系數(shù)(KV)、積分環(huán)節(jié)(KI)、加速度前饋系數(shù)(KK)、跟隨因子(KL)、微分濾波系數(shù)(KE),以及控制器輸出濾波系數(shù)(KC)。 所謂的PID參數(shù)整定也就是通過對(duì)這些參數(shù)的試取以滿足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的性能要求。一般情況下,剛性高的機(jī)械可通過提高伺服增益來(lái)提高響應(yīng)性。但對(duì)于剛性低的機(jī)械,當(dāng)提高伺服增益時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),從而無(wú)法提高響應(yīng)性,所以機(jī)械的高魯棒性也很重要。增益參數(shù)介紹
全局比例系數(shù)KP:該參數(shù)是整個(gè)控制器的一個(gè)比例系數(shù),它直接決定了系統(tǒng)的剛性,該參數(shù)對(duì)控制器后面所有的參數(shù)(除了前饋KK)均進(jìn)行了一次比例增益。通常推薦6000~16000,可按照6000~8000~10000~12000~14000~16000試取,一般選取默認(rèn)參數(shù),不推薦改動(dòng)。 位置環(huán)比例系數(shù)KF:該參數(shù)對(duì)位置誤差再進(jìn)行一次比例系數(shù)增益,可提升系統(tǒng)的剛性及減小系統(tǒng)誤差。 微分系數(shù)KD:該參數(shù)是位置誤差的微分增益,可抑制抖動(dòng),使系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。 積分系數(shù)KI:該參數(shù)是速度誤差的積分增益,可消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 阻尼系數(shù)KV:該參數(shù)是速度誤差的比例增益,可提升系統(tǒng)的剛性及抑制系統(tǒng)的振動(dòng)。 加速度前饋系數(shù)KK:該參數(shù)是加速度前饋的比例增益,可顯著提升系統(tǒng)跟隨性從而有效抑制加減速結(jié)束時(shí)的超調(diào)。 微分濾波系數(shù)KE:通常微分項(xiàng)都帶有一個(gè)低通濾波器,該參數(shù)就是決定該濾波器截止頻率的因子。 控制器濾波系數(shù)KC: PID控制器的輸出都往往帶有一個(gè)低通濾波器,該參數(shù)就是決定該濾波器截止頻率的因子。理論上截止頻率可取系統(tǒng)要求最大帶寬的2倍即可。 跟隨因子KL: 較高的值會(huì)降低系統(tǒng)的噪音,消除過沖,但同時(shí)會(huì)降低系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)跟隨性。 較低的值會(huì)提高系統(tǒng)的剛性,但可能會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)噪音。 以上提到的8個(gè)參數(shù)中KP、KE、KC在根據(jù)系統(tǒng)需求選定后都不需要再調(diào)整。因此主要整定的參數(shù)就是KF、KD、KI、KV、KL以及KK。
