伺服控制中的震动问题解决对策

直流伺服电机的速度和位置控制原理是什么？

运动一般都是三环控制系统，从内到外依次是、速度环和位置环。

1、首先：的输入是速度环PID调节后的输出，我们称为“电流环给定”，然后就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较，两者的差值在电流环内做PID

调节，然后输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的。“电流环的反馈”不是的反馈，而是在驱动器内部安装在每相的（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调节后的输出或者位置设定的值，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，两者的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后的输出就是上面讲到的“电流环的给定”。速度环的反馈来自于的反馈值再经过“速度”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例外），外部的脉冲经过处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，设定和来自反馈的经过偏差计算，算出的数值再经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分环节）后输出，该输出和位置给定的信号的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。

编码器安装于尾部，它和电流环没有任何联系，它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、反馈都没有任何联系。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，它的显着特点就是有差调节。有差的含义就是调节过程结束后，不可能与设定值准确相等，它们之间一定有。增加比例将会有效的减小并增加系统响应，但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。

电机伺服系统离不开对转子位置（或磁场）的检测和初始定位。只有检测到初始转子实际位置后，控制系统才能正常工作。如果不能精确计算出初始转子的位置，电机的起动转矩减弱，出现很大震动，且电机有暂时反向旋转的可能。准确可靠的转子初始位置检测装置（如旋转编码器）是伺服系统正常启动的必要条件。

系统第一次上电时，若检测到起动命令，首先检测U、V、W的电平状态，判断转子位于哪一区间，查表可获得转子磁极的位置，根据U，V，W 相的电平高低的组合就可知道转子的区间范围。

0-60° 60°-120° 120°-180° 180°-240° 240°-320° 320°-360°

U 1 1 1 0 0 0-----V 0 0 1 1 1 0-----W 1 0 0 0 1 1

可以利用定时器/计数器配合光电编码器的输出脉冲信号来测量电机的转速。具体的测速方法有M法、T法和M/T法3种。

M/T法的计数值M1和M2,都随着转速的变化而变化，高速时，相当于M法测速，低速时，M2=1，自动进入T法测速，因此M/T法的适用范围大于前两种，是目前应用广泛的一种测速方法。工作中，在固定的T时间内对光电编码器的脉冲计数，在第一个光电编码器上升沿定时器开始定时，同时开始记录光电编码器和时钟脉冲数，定时器定时T时间到，对光电编码器的脉冲停止计数，而在下一个光电编码器的上升沿到来时刻，时钟脉冲才停止记录。采用M/T法既具有M法测速的高速优点，又具有T法测速的低速的优点。

伺服电机中的刚度参数和速度环闭环？怎么互相影响的，本质关系是什么？

对于多数伺服而言，刚度往往是多个闭环参数配合电机/系统特性的综合作用结果，与闭环增益、内部指令滤波时间常数等有着直接联系。

也有些伺服系统将刚度抽象出来，作为系统调整的目标参数，比如kollmogen的某些伺服型号，既有传统的PID参数设置模式，也有刚度、频响等设置模式。

它是一个自动调整后系统自动提供出的一个值，但人为也可以改动。

关键是它自动调整后，它会提供一个速度闭环的带宽。

另，既然刚度是自动调整后系统自动提供出的一个值，人为也可以改动，那么该厂家的伺服算法模型应该不是传统的PID，至少也是经过转化的，否则没有直接的可供用户改动的刚度参数。

Parker Compax3控制器就采用了刚度、阻尼作为调整量，其中刚度、阻尼的具体公式与P、I甚至负载惯量比、电机常数有关。之所以这样让客户直接调整刚度、阻尼，估计是基于其物理意义比P、I、D明确的因素。

伺服电机的大惯量、中惯量、小惯量是什么意思？

伺服电机的大惯量、中惯量、小惯量就是惯性的大、中、小，各有各的用途，小的高速往复性好，大的本身大，机床上用好点。

需要惯量匹配，日系列10倍与电机惯量左右(不同品牌有差异)，欧系的20左右。一般来说欧系的惯量都小，因为他们电机做的是细长的。

我选的一款伺服电机的功率，扭矩，惯量都比额定负载的大1倍多左右，这时用PLC 来控制伺服实现定位控制，对定位精度，响应速度有什么影响？

可以用，就是有点浪费，但是如果负载惯量比电机惯量大的话则不能大太多，根据系统大小区别对待。

伺服的惯量大于负载的，当然没有什么问题，这样定位精度才高，响应才快。

伺服电机的刚性有什么作用？伺服电机刚性过大，刚性不足，惯量过大，惯量不足，具体表现是怎样的？还有就是位置回路增益，速度回路增益，速度回路积分常数是什么意思？分别对刚性调节起什么作用？

机械学上一般叫刚度，而非刚性，是指单位形变下所能承载的力。刚度好，意即以某精度动作时，负荷能力大并且同样稳定。也可以理解为伺服电机抵抗（克服）负载惯性的能力，刚性越高负载越稳定，但是这和负载与电机之间的连接方式有关。刚性类似于调大增益，调大可以增快响应，但里边设置的速度环积分又是可以单独调整的，和刚性没有直接关联。伺服刚性应与设备整体刚度相匹配。

比如工作台上没有加工件，此时伺服的加速阶跃响应曲线上升沿很陡；当加上满负荷后，阶跃响应曲线仍然很陡并接近空载的曲线，说明伺服的刚度调整的很好；如果满负荷时曲线斜率变小变缓，甚至不能满足工艺要求，说明伺服刚性差，可能是参数设置要调整，也可能是选型设计有问题。

在力学中，有“刚度”和“柔度”两个物理量与他们对应，刚度是指物体发生单位形变时所需的力的大小；柔度则指物体在单位力下所发生的形变大小；电机刚性就是电机轴抵抗外界力矩干扰的能力，也就是通常所讲的过载能力。

伺服系统的位置环刚性分为动刚度和静刚度：静刚度指静力矩条件下，负载力与伺服系统被动产生的角位移的比值；动刚度指在指定频率的交变负载条件下，交变负载力矩幅值与伺服系统被动产生的交变角位移幅值的比，一般动刚度低于静刚度。刚性的调整可以在伺服控制器里进行调节，现场遇到的问题：电机负载一个垂直方向的力，当电机停下来后电机的扭矩会一直不停的纠正，导致电机在静态下会产生振动，后通过修改电机静态刚性后OK。

伺服电机的机械刚度跟它的响应速度有关，原则上刚性越高其响应速度也越高，但是调高了很容易产生机械共振，所以一般伺服放大器参数里都有手动调整响应频率的选项，要根据机械的共振点来调整，，一般在105HZ左右就可以了。

刚性过大的时候，会出现来回震荡，无法停下来的现象。一般来说，当把刚性参数慢慢加大的时候，会出现异响，这个时候就已经大了。其实就是轴的速度环定位能