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伺服系统增益作用及调整原则(WTH)
2021年1月21日

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       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。

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       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.

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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。

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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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