伺服系统三环控制 - 360文档中心

伺服系统三环控制 ppt课件

RQ(NC-PC) SD(PC-NC)
位置信息、速度信息、转子位置信息、报警信息、校验信息等
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伺服系统三环控制
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2.1 FANUC 伺服系统的基本结构 2.2 伺服伺服放大器的构成 2.2 伺服放大器的发展过程和区别
伺服系统三环控制
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系统伺服控制部分框图
CPU 板
DRAM
BOOT ROM 引导程序
CPU
G/A CPU 控制
1/2伺服轴卡 SV-RAM
SV-CPU
G/A DPS 控制
FSSBC控制
3/4伺服轴 SV-RAM
SV-CPU
FROM 系统软件伺服软件用户宏
SRAM 系统参数加工程序宏变量
G/A 外设控制
伺服系统三环控制
1. 伺服系统的概要 2. 伺服系统的硬件构成 3. FANUC伺服系统的基本知识
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伺服系统三环控制
1.1 伺服系统的概要 1.2 交流伺服电机的结构 1.2 位置反馈元件
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+
指
令
-
CNC
位置误差计数器
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伺服三环控制介绍

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的输出，称为“电流环给定”，“电流环给定”和“电流环反馈”两者的值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机每相的相电流，“电流环反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相上的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）的反馈信号。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出就是上面讲到的“电流环的给定”。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲（通常情况下，直接写数据到驱动器地址的伺服例外），外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分环节）后输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。

而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。

PID 各自对差值调节对系统的影响：1、单独的P（比例）就是将差值进行成比例的运算，它的显著特点就是有差调节，有差的意义就是调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有残差，残差具体值您可以通过比例关系计算出。

增加比例将会有效减小残差并增加系统响应，但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。

2、单独的I（积分）就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比，大家不难理解，如果差值大，则积分环节的变化速度大，这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数，积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快，所以同样如果增大积分速度（也就是减小积分时间常数）将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的震荡过程。

伺服电机三环控制系统调节方法

伺服电机三环控制系统调节方法
随着工业自动化程度的不断提高，伺服控制技术、电力电子技术和微电子技术的快速发展，伺服运动与控制技术也在不断走向成熟，电机运动控制平台作为一种高性能的测试方式已经被广泛应用，人们对伺服性能的要求也在不断提高。

一、三环控制原理
1、首先是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

2、第二环是速度环，通过检测的伺服电机编码器的信号来进行负反馈
PID 调节，它的环内PID 输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包合了速皮环和电流环，换句话说任何棋式都必须使用电流环，电流环是控制的跟本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流（转矩）的控制以达到对速度和位置的相应控制。

3、第三环是位置环，它是最外环，可认在驱动器和伺服电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建，要根据实际情况来定。

由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制模式下系统进行了所有 3 个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。

设计三环结构的伺服系统报告

设计三环结构的伺服系统报告伺服系统是一种高精度、高性能的控制系统，广泛应用于工业自动化、机械加工、机器人等领域。

三环结构的伺服系统是指由位置环、速度环和电流环组成的控制结构，通过多级闭环控制实现对电机的精准控制。

本报告将对三环结构的伺服系统进行详细设计和分析。

一、设计目标和要求1.实现电机的准确位置控制，使其能够按照指定的轨迹运动。

2.实现电机的精确速度控制，使其能够按照指定的速度运动。

3.实现电机的电流控制，保证电机的正常运行并防止过载。

二、系统设计1.位置环设计位置环是伺服系统中最外层的环节，其目标是实现电机的位置控制。

位置环的输入为期望位置和实际位置，输出为速度指令。

设计位置环时需要考虑系统的响应速度和稳定性，可以采用PID控制器进行设计。

2.速度环设计速度环是伺服系统中的第二层环节，其目标是实现电机的速度控制。

速度环的输入为位置环的输出速度指令和实际速度，输出为电流指令。

设计速度环时需要考虑系统的响应速度和抗干扰能力，可以采用PI控制器进行设计。

3.电流环设计电流环是伺服系统中的最内层环节，其目标是实现电机的电流控制。

电流环的输入为速度环的输出电流指令和实际电流，输出为电机输入的电压。

设计电流环时需要考虑系统的稳定性和响应速度，可以采用PI控制器进行设计。

4.控制器设计根据位置环、速度环和电流环的设计，可以将三个环节串联起来形成整个伺服系统的控制器。

控制器的输入为期望位置和实际位置，输出为电机的输入电压。

可以采用串级控制的方法，将三个环节按照先后顺序串联起来。

三、系统分析1.响应特性通过对伺服系统进行分析和仿真，可以得到系统的响应特性。

可以通过改变控制器的参数来调整系统的响应速度和稳定性，使其满足设计要求。

2.稳定性分析通过对伺服系统进行稳定性分析，可以得到系统的稳定域和稳定裕度。

可以通过改变控制器的参数来保证系统的稳定性，避免产生震荡和不稳定的现象。

3.鲁棒性分析通过对伺服系统进行鲁棒性分析，可以得到系统对参数变化和扰动的抗干扰能力。

伺服电机三环控制原理

伺服电机三环控制原理
伺服电机三环控制原理是一种常见的控制方法，它利用反馈信号来实现精确的位置控制。

在伺服电机的控制系统中，通常有三个环路：位置环、速度环和电流环。

位置环主要根据给定的位置信号与反馈的实际位置信号之间的差异来生成控制指令。

位置环的目标是使电机达到所需的位置，并根据反馈信息调整控制指令，使电机位置与给定位置尽可能接近。

速度环控制着电机的转速，通常通过比较给定的速度信号与反馈的实际速度信号来生成控制指令。

速度环的目标是使电机以所需的速度旋转，并根据反馈信息调整控制指令，使电机速度与给定速度尽可能接近。

电流环则是控制电机的输出电流，它通过比较给定的电流信号与反馈的实际电流信号来生成控制指令。

电流环的目标是使电机输出所需的电流，并根据反馈信息调整控制指令，使电机输出电流与给定电流尽可能接近。

这三个环路之间相互协调，通过不断调整控制指令来实现精确的位置控制。

一般情况下，位置环是最外层的环路，速度环处于中间，电流环位于内层。

通过这种层级结构，可以逐级调整控制指令，从而实现更准确的控制。

伺服电机三环控制原理在工业自动化、机器人等领域得到广泛应用。

它能够实现高精度、高速度的位置控制，使得伺服电机在各种应用中可以达到较好的性能和稳定性。

通过合理设计和调试，可以使电机响应速度快、控制精度高，并能适应各种工作条件。

伺服电机三环控制原理是一种常见且有效的控制方法，通过位置环、速度环和电流环的相互协作，实现了精确的位置控制。

它在工业自动化领域发挥着重要的作用，为各种应用提供了高性能和稳定性的控制解决方案。

伺服驱动器有几个控制环

关于伺服电机的三个环控制
（伺服电机一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统）第1环最内的PID环就是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

第2环是速度环，通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话说任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。

第3环是位置环，它是最外环，可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建，要根据实际情况来定。

由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。

伺服电机有较长的过载能力，有较小的转动惯量和大的堵转转矩。

伺服电机有很小的启动频率，能很快从最低转速加速到额定转
速。

伺服电机速度环、位置环、扭矩环的控制原理

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。

而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

伺服电机三环控制作业

一、三环控制系统伺服一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。

1/电流环：最内的PID环就是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”，电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。

转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。

可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现.应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

2/速度环：第2环是速度环，通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话说任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流（转矩）的控制以达到对速度和位置的相应控制。

速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出就是上面讲到的“电流环的给定”。

伺服三环控制信号的原理

伺服三环控制信号的原理伺服三环控制信号是一种用于控制伺服系统运动的信号，由位置环、速度环和电流环三个环节组成。

它是一种实现位置、速度和电流三种闭环控制的方法，在工业自动化和机械控制领域有广泛的应用。

伺服三环控制信号的原理如下：1. 位置环控制：位置环是最外层的环节，它的目的是使伺服系统的位置与给定的目标位置保持一致。

位置传感器将实际位置反馈给控制器，控制器将实际位置与目标位置进行比较，并计算出位置误差。

位置误差经过一系列的滤波和放大后，通过PID控制器生成控制信号。

控制信号经过放大后驱动伺服电机，使其运动到目标位置。

当实际位置与目标位置一致时，位置误差为0，控制信号为零，伺服电机停止运动。

2. 速度环控制：速度环是在位置环的基础上进一步精细控制伺服系统的速度。

速度传感器将实际速度反馈给控制器，控制器将实际速度与目标速度进行比较，并计算出速度误差。

速度误差经过一系列的滤波和放大后，通过PID控制器生成控制信号。

控制信号经过放大后驱动伺服电机，使其保持目标速度运动。

当实际速度与目标速度一致时，速度误差为0，控制信号为零，伺服电机保持匀速运动。

3. 电流环控制：电流环是在速度环的基础上进一步精细控制伺服系统的电流。

电流传感器将实际电流反馈给控制器，控制器将实际电流与目标电流进行比较，并计算出电流误差。

电流误差经过一系列的滤波和放大后，通过PID控制器生成控制信号。

控制信号经过放大后驱动伺服电机，使其保持目标电流运动。

当实际电流与目标电流一致时，电流误差为0，控制信号为零，伺服电机保持稳定运行。

伺服三环控制信号的原理主要通过不断调节控制信号来改变伺服电机的运动状态，从而使实际位置、速度和电流与给定的目标值保持一致。

通过三个环节的组合控制，可以实现对伺服系统的高精度控制，提高系统的响应速度和稳定性。

总结来说，伺服三环控制信号的原理是通过位置环、速度环和电流环三个环节对伺服系统进行闭环控制，通过不断调节控制信号来使实际位置、速度和电流与给定的目标值保持一致，以实现对伺服系统的高精度控制。

伺服驱动三环控制的原理

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环速度环位置环。

1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出就是上面讲到的“电流环的给定”。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲（通常情况下，直接写数据到驱动器地址的伺服例外），外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分环节）后输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。

而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。

谈谈PID各自对差值调节对系统的影响：1、单独的P（比例）就是将差值进行成比例的运算，它的显著特点就是有差调节，有差的意义就是调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有残差，残差具体值您可以通过比例关系计算出。

增加比例将会有效减小残差并增加系统响应，但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。

2、单独的I（积分）就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比，大家不难理解，如果差值大，则积分环节的变化速度大，这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数，积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快，所以同样如果增大积分速度（也就是减小积分时间常数）将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的震荡过程，。

三环控制的原理

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环速度环位置环。

1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出就是上面讲到的“电流环的给定”。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲（通常情况下，直接写数据到驱动器地址的伺服例外），外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分环节）后输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。

而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。

谈谈PID各自对差值调节对系统的影响：1、单独的P（比例）就是将差值进行成比例的运算，它的显著特点就是有差调节，有差的意义就是调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有残差，残差具体值您可以通过比例关系计算出。

增加比例将会有效减小残差并增加系统响应，但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。

2、单独的I（积分）就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比，大家不难理解，如果差值大，则积分环节的变化速度大，这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数，积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快，所以同样如果增大积分速度（也就是减小积分时间常数）将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的震荡过程，。

伺服电机速度环、位置环、扭矩环的控制原理

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。

而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

【雷赛智能头条】伺服系统组成、概述与控制原理（三环控制）

【雷赛智能头条】伺服系统组成、概述与控制原理（三环控制）伺服系统既可以是开环控制方式，也可以是闭环控制方式。

本文按后者叙述。

一、伺服系统简述伺服系统（servomechanism）指经由闭环控制方式达到对一个机械系统的位置、速度和加速度的控制。

一个伺服系统的构成包括被控对象、执行器和控制器（负载、伺服电动机和功率放大器、控制器和反馈装置）。

1.执行器的功能在于提供被控对象的动力，其构成主要包括伺服电动机和功率放大器，伺服电动机包括反馈装置如光电编码器、旋转编码器或光栅等（位置传感器）。

2.控制器的功能在于提供整个伺服系统的闭环控制如转矩控制、速度控制、位置控制等，伺服驱动器通常包括控制器和功率放大器。

3.反馈装置除了位置传感器，可能还需要电压、电流和速度传感器。

下图为一般工业用伺服系统的组成框图，其中红色为伺服驱动器组成部分，黄色为伺服电机组成部分。

“伺服”——词源于希腊语“奴隶”的意思。

人们想把“伺服机构”当成一个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作：在讯号来到之前，转子静止不动；讯号来到之后，转子立即转动；当讯号消失，转子能即时自行停转。

由于它的“伺服”性能，因此而得名——伺服系统。

二、常用参数1、伺服电机铭牌参数1.法兰尺寸2.电机极对数3.电机额定输出功率4.电源电压规格：单相/三相5.电机惯量：分为大、中、小惯量，指的是转子本身的惯量，从响应角度来讲，电机的转子惯量应小为好；从负载角度来看，电机的转自惯量越大越好6.电机出轴类型：键槽、扁平轴、光轴、减速机适配…7.电机动力线定义：U: RED V：BLACK W: WHITE8.额定转速9.编码器线数：2500/1250/1000/17B/20B法兰是轴与轴之间相互连接的零件，用于管端之间的连接。

2、伺服驱动器铭牌参数1.额定输出功率2.电源电压规格3.编码器线数3、伺服系统的性能指标1.检测误差：包括给定位置传感器和反馈位置传感器的误差，传感器本身固有，无法克服；2.系统误差：系统类型决定了系统误差。

伺服系统的3个控制与3个环

伺服系统的3个控制与3个环伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。

今天，让我们一起来详细了解伺服控制的3个控制方式和3个环控制。

1伺服系统组成（自上而下）控制器：PLC，变频器，运动控制卡等其他控制设备，也称为上位机；伺服驱动器：沟通上位机和伺服电机，作用类似于变频器作用于普通交流马达。

伺服电机：执行设备，接受来自驱动器的控制信号；机械设备：将伺服电机的圆周运动（或直线电机的直线运动）转换成所需要的运动形式；各类传感器和继电器：检测工业控制环境下的各种信号送给上位机或驱动器做为某些动作的判断标准。

2伺服控制方式三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。

速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。

▶如果对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。

▶如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用速度或位置模式比较好。

▶如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。

▶如果本身要求不是很高，或者基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。

对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。

如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。

如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么做。

一般说驱动器控制的好坏，有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。

当转矩控制或速度控制时，通过脉冲发生器给它一个方波信号，使电机不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时频率的高低，就能说明控制的好坏了，一般电流环能做到1000HZ 以上，而速度环只能做到几十赫兹。

伺服控制系统的【3种控制方式】

伺服控制系统的【3种控制方式】基础知识1、伺服系统组成（自上而下）控制器：plc，变频器，运动控制卡等其他控制设备，也称为上位机；伺服驱动器：沟通上位机和伺服电机，作用类似于变频器作用于普通交流马达。

伺服电机：执行设备，接受来自驱动器的控制信号；机械设备：将伺服电机的圆周运动（或直线电机的直线运动）转换成所需要的运动形式；各类传感器和继电器：检测工业控制环境下的各种信号送给上位机或驱动器做为某些动作的判断标准。

2、伺服控制方式三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。

速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。

▶如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。

▶如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用速度或位置模式比较好。

▶如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。

▶如果本身要求不是很高，或者基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。

对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。

如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。

如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么做。

一般说驱动器控制的好坏，有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。

当转矩控制或速度控制时，通过脉冲发生器给它一个方波信号，使电机不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时频率的高低，就能说明控制的好坏了，一般电流环能做到1000HZ 以上，而速度环只能做到几十赫兹。

伺服三环结构框图及其控制模式

1、伺服三环框‎图2、C为控制器‎，A+B是驱动器‎，伺服电机为‎执行原件，编码器为检‎测反馈元件‎；3、A框到B框‎的蓝色信号‎线里，就是调节控‎制频率、电压的信号‎，速度环、电流环的调‎解器都是频‎率f电压U‎调节器；4、C框为控制‎器，相当PLC‎的作用，通过计数器‎知道伺服当‎前位置，并根据当期‎位置输出：启动、减速、匀速、减速、停车等指令‎；5、A+B就是驱动‎器，相当变频器‎，通过调节频‎率f电压U‎，控制伺服的‎速度、电流和启动‎停止！6、伺服电源线‎上的电流互‎感器表示电‎流检测原件‎，将检测结果‎回馈给电流‎环的输入端‎与给定电流‎比较，构成电流闭‎环；7、编码器检测‎的脉冲频率‎数的微分，就是检测脉‎冲的频率，这个频率就‎是电机的转‎速的大小，反馈到速度‎环的输入端‎与给定速度‎比较，构成速度环‎；8、编码器检测‎的脉冲数，表示电机的‎位移量，与给定指令‎脉冲数比较‎，确定判断伺‎服当前位置‎，相当于PL‎C 里一个由‎计数器构成‎的逻辑判断‎功能，他不是一个‎自动控制P‎I D闭环；1、运动控制的‎三环；2、变频器，即驱动器，有电流环和‎速度环；3、控制器，即PLC，由计数器构‎成的位置环‎，该环不是P‎I D闭环！4、所谓速度环‎、电流环就是‎伺服电机调‎速电路的速‎度环、电流环，速度环控制‎期间，电机为硬特‎性；电流环控制‎期间电机呈‎软铁性！5、所有伺服，伺服电机的‎控制就是一‎个“电机调速电‎路”，可以是交流‎电机的变频‎调速电路，也可以是直‎流电机的调‎速电路；6、那么电机的‎启动、加速、匀速、减速、停车指令，由位置环产‎生，或者说由P‎L C构成的‎控制器产生‎；1、这个图中，是说伺服指‎令脉冲数（位置）、指令脉冲频‎率（速度）给定的方式‎；2、举例说电子‎凸轮给定方‎式、位置给定方‎式等；3、所有伺服，不管他是什‎么型号，什么厂家、国家，伺服的速度‎环、电流环都在‎伺服电机的‎调速电路上‎！4、如果是交流‎电机，肯定是在变‎频调速电路‎上！如果是直流‎电机肯定在‎直流调压调速电路上‎！1、上边这个三‎环框图中，A+B就是变频‎调速度驱动‎器，有速度环、电流环构成‎；2、对比上边的‎三环图，可以看出变‎频器就是伺‎服电机的速‎度环、电流环，他们的结构‎框图实质是‎一样的！3、或者说A+B就是变频‎器的闭环框‎图：引用 my393‎66 的回复内容‎：……根据指令位‎置（速度？），结合位置环‎增益，给出速度，再根据速度‎环增益，给出需要的‎电流，最终位置、速度都反应‎在电流的大‎小上。

伺服电机速度环、位置环、扭矩环的控制原理

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。

而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

伺服电机三环独立控制

伺服系统三环独立控制上海分公司技术组：徐少华一概述伺服系统在控制部分分为三个闭环，按照由里及外分别为：电流环、速度环、位置环，控制结构框图如下(以半闭环为例)：在三环控制结构里，一般情况下，我们都是以位置作为我们的最终控制对象，但是在某些特殊的情况下，我们需要将速度、扭距(和电流成正比关系)作为我们的最终控制对象，本文主要阐述三环独立控制的主要思路和调试注意点。

1、位置控制在伺服控制中，位置是最常用的控制对象，按照检测数据来源不同，可以分为全闭环和半闭环结构。

这种控制方式是利用伺服软件直接实现，也是在伺服应用中最为常用的控制形式，这里不作详细讨论。

2、速度控制将伺服电机进行速度控制，往往应用在某些车削中心的动力刀架上；此外在某些机床上需要提供恒速转台，此时就需要对伺服电机进行速度控制。

实现速度控制，主要使用PMC轴的速度控制来实现。

具体实现思路如下：选用轴控制指令10H(EC0g~EC6g)为速度控制方式，速度指令由PMC轴指令接口EIF0g~EIF15g给入，调速指令可以通过S代码的译码转换。

注意细节如下：速度指令值为正或负，控制速度旋转的方向；新指令的读入需要翻转轴控制指令读取信号EBUFg；速度控制的对象为伺服电机，因此，如果电机和转台或刀具之间有减速比，需要将电机转速和减速比一起考虑，换算出实际转台或刀具的控制速度；此外，伺服处于速度控制下时，位置环脱开，所以从速度控制切换至位置控制，首先需要进行参考点返回操作，以确立正确的坐标系。

3、扭距控制在一些生产加工中，如：造纸行业的卷纸轴，卷纸的扭距要求是恒定的，此外，在某些专机上，辅助加装零件时也需要外加恒定扭距。

此时就需要对于驱动该轴的电机实行恒扭距控制。

实现恒扭距控制，主要使用PMC轴的扭距控制功能。

具体的实现思路如下：将轴控制指令EC0g~EC6g设定为11H：扭距控制方式，最大进给速度指令由PMC轴指令接口EIF0g~EIF15g给入，扭距数据由EID0g~EID31g。