隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，伺服控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，伺服運(yùn)動(dòng)和控制技術(shù)也日趨成熟。作為一種高性能的測(cè)試手段，電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)得到了廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)伺服性能的要求也越來越高。

一、三環(huán)控制原理

1.首先是電流回路，完全在伺服驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行。電機(jī)各相輸出電流由霍爾器件檢測(cè)，通過對(duì)電流設(shè)定值的負(fù)反饋進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使輸出電流盡可能接近設(shè)定電流。電流回路控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩，因此在轉(zhuǎn)矩模式下，驅(qū)動(dòng)器具有小的操作和快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

2.第二回路是速度回路，通過伺服電機(jī)編碼器檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)，其回路中的PID輸出直接是電流回路的設(shè)定，因此速度回路控制包括速度皮回路和電流回路。換句話說，任何棋風(fēng)都必須使用電流回路，這是控制的從動(dòng)件。在速度和位置控制的同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際控制電流(轉(zhuǎn)矩)，實(shí)現(xiàn)速度和位置的相應(yīng)控制。

3.第三個(gè)環(huán)是位置環(huán)，是外面的環(huán)。根據(jù)實(shí)際情況，它可以構(gòu)建在驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)編碼器之間，或者外部控制器和電機(jī)編碼器或終負(fù)載之間。因?yàn)槲恢每刂苹芈返膬?nèi)部輸出是速度回路的設(shè)置，所以系統(tǒng)在位置控制模式下執(zhí)行所有三個(gè)回路操作，此時(shí)系統(tǒng)具有的計(jì)算量和慢的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。

圖1.1

二、影響控制的因素

1.速度環(huán)主要采用PI(比例積分)，比例就是增益，需要適當(dāng)調(diào)整速度增益和速度積分時(shí)間常數(shù)才能達(dá)到理想的效果。

2.位置環(huán)主要通過P(比例)來調(diào)整。我們只需要設(shè)置位置環(huán)的比例增益。當(dāng)位置模式下需要調(diào)整位置環(huán)時(shí)，好先調(diào)整速度環(huán)。位置環(huán)和速度環(huán)的參數(shù)調(diào)整沒有固定值，是根據(jù)外部負(fù)載的機(jī)械傳動(dòng)連接方式、負(fù)載的運(yùn)動(dòng)方式、負(fù)載慣性、速度和加速度要求、電機(jī)本身的轉(zhuǎn)子慣性和輸出慣性等多種條件確定的。簡(jiǎn)單的調(diào)整方法是根據(jù)外部載荷，在一般經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)，將增益參數(shù)由小變大，積分時(shí)間常數(shù)由大變小，以避免振動(dòng)

圖1.2

三、MES-100控制方式

1.MES-100運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)由電機(jī)及加載系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及供電系統(tǒng)組成。從電機(jī)到驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建了完整的軟硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供了完全開放的軟硬件接口，具有豐富的可擴(kuò)展教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。可以做電機(jī)識(shí)別、堵轉(zhuǎn)、電機(jī)效率測(cè)試、電機(jī)參數(shù)測(cè)量、電機(jī)T-N曲線測(cè)試、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、編碼器矢量轉(zhuǎn)矩、無感矢量速度分析等測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如下圖1.3所示。

2.伺服電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩控制由模擬量控制，位置控制由發(fā)送脈沖控制。如果對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置沒有要求，可以采用恒轉(zhuǎn)矩方式，通過及時(shí)改變模擬量的設(shè)定，或者通過通訊改變相應(yīng)的地址值，就可以改變?cè)O(shè)定的轉(zhuǎn)矩。如果對(duì)位置和速度有一定的進(jìn)度要求，可以采用速度或位置模式。位置控制方式一般是通過外界輸入的脈沖頻率來確定轉(zhuǎn)速，通過脈沖數(shù)來確定旋轉(zhuǎn)角度。由于位置模式可以嚴(yán)格控制速度和位置，因此在行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

圖1.3