【转】伺服电机三环控制的原理(位置环,运动环,电流环)

2023-10-30


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。这个环节最大的好处就是被调量最后是没有残差的。

  3、PI(比例积分)就是综合P和I的优点,利用P调节快速抵消干扰的影响,同时利用I调节消除残差。

  4、单独的D(微分)就是根据差值的方向和大小进行调节的,调节器的输出与差值对于时间的导数成正比,微分环节只能起到辅助的调节作用,它可以与其他调节结合成PD和PID调节。它的好处是可以根据被调节量(差值)的变化速度来进行调节,而不要等到出现了很大的偏差后才开始动作,其实就是赋予了调节器以某种程度上的预见性,可以增加系统对微小变化的响应特性。

5、PID综合作用可以使系统更加准确稳定的达到控制的期望。

伺服的电流环的PID常数一般都是在驱动器内部设定好的,操作使用者不需要更改。

  速度环主要进行PI(比例和积分),比例就是增益,所以我们要对速度增益和速度积分时间常数进行合适的调节才能达到理想效果。

  位置环主要进行P(比例)调节。对此我们只要设定位置环的比例增益就好了。

  位置环、速度环的参数调节没有什么固定的数值,要根据外部负载的机械传动连接方式、负载的运动方式、负载惯量、对速度、加速度要求以及电机本身的转子惯量和输出惯量等等很多条件来决定,调节的简单方法是在根据外部负载的情况进行大体经验的范围内将增益参数从小往大调,积分时间常数从大往小调,以不出现震动超调的稳态值为最佳值进行设定。

  当进行位置模式需要调节位置环时,最好先调节速度环(此时位置环的比例增益设定在经验值的最小值),调节速度环稳定后,在调节位置环增益,适量逐步增加,位置环的响应最好比速度环慢一点,不然也容易出现速度震荡。

本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

【转】伺服电机三环控制的原理(位置环,运动环,电流环) 的相关文章

  • 电机控制基础——定时器基础知识与PWM输出原理

    单片机开发中 电机的控制与定时器有着密不可分的关系 无论是直流电机 步进电机还是舵机 都会用到定时器 比如最常用的有刷直流电机 会使用定时器产生PWM波来调节转速 通过定时器的正交编码器接口来测量转速等 本篇先介绍定时器的基础知识 然后对照
  • 舵机的使用方法和一些注意事项

    舵机是我们经常使用的一个工具 它可以说是直流电机的进化版本 只需要一根信号线就能方便的控制舵机旋转固定的角度 下面我们就来看一看舵机的使用方法和一些使用过程中的注意事项 一般的舵机总共有三条线 电源线 供电线 和信号线 其中红色的是电源正极
  • 电机矢量控制方法

    在工业控制领域 电动机是一个重要的研究方向 发电厂60 的能量都去驱动电动机来为人类服务 可见电机的控制在工业以及军事方面的重要性 电动机分为直流电机和交流电机 而交流电机包括同步交流电机和异步交流电机 同步电动机和异步电动机的区别在于 同
  • 【转】伺服电机三环控制的原理(位置环,运动环,电流环)

    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
  • stm32电机控制之控制两路直流电机!看完你会了吗

    小车使用的电机是12v供电的直流电机 带编码器反馈 这样就可以采用闭环速度控制 这里电机使用PWM驱动 速度控制框图如下 由以上框图可知 STM32通过定时器模块输出PWM波来控制两个直流电机的转动 通过改变PWM占空比的大小可以改变电机的
  • ST 电机控制工作台帮助文档翻译 之 STM32F3x 的 OCP 和 OVP(使用嵌入式模拟的过压保护(仅限 STM32F3x))

    ST 电机控制工作台 使用嵌入式模拟的过压保护 仅限 STM32F3x 图5显示了可以使用 STM32F30x 的内部资源实现的过压保护网络的基本实现 图5 过压保护网络 原理类似于 过流保护
  • 使用STM32F4XX自带数学库“arm_math.h“

    使用STM32F4XX自带数学库 arm math h STM32 F4属于Cortex M4F构架 这与M0 M3的最大不同就是具有FPU 浮点运算单元 支持浮点指令集 因此在处理数学运算时能比M0 M3高出数十倍甚至上百倍的性能 但是要
  • 感应(异步)电机无速度传感器技术—TI例程解析

    电机控制系列文章 感应 异步 电机磁场定向控制MATLAB Simulink建模 感应 异步 电机磁场定向控制电流环PI控制参数设计 感应 异步 电机磁场定向控制速度环PI控制参数设计 感应 异步 电机无速度传感器技术 电压模型法 目录 电
  • 巴特沃斯滤波器原理及其仿真设计

    前面的几篇文章对一阶低通滤波器原理及其数字化进行了探究 为了进一步探究滤波这条知识线路 今天对巴特沃斯滤波器滤波器进行了研究 1 什么是巴特沃斯滤波器 巴特沃斯 Butterworth 滤波器是一种具有最大平坦幅度响应低通滤波器 它在通信领
  • 控制器分析-绘制伯德图

    控制器分析 绘制伯德图 设计控制器 需要利用伯德图工具分析控制器的相频特性与幅频特性 本文提供了两种绘制伯德图的方法 第一种是利用MATLAB内置的函数绘制 第二种是自己编写的代码 由于最开始第一种方法获得的图片属性不满意 如坐标轴字体大小
  • 感应(异步)电机磁场定向控制MATLAB/Simulink建模

    电机控制系列文章 感应 异步 电机磁场定向控制电流环PI控制参数设计 感应 异步 电机磁场定向控制速度环PI控制参数设计 目录 电机控制系列文章 前言 一 控制器与被控对象的采样周期 二 系统解算器设置 三 被控对象建模 四 控制器建模 1
  • 电机控制基础——定时器捕获单输入脉冲原理

    1 问题引出 在单片机与嵌入式开发中 某些场景需要捕获传感器的高电平 或低电平 信号的持续时间 如红外解码信号 编码器输入信号等 如下图 以单一的一段高电平输入信号为例 如何测量这段高电平的时间呢 从直观上理解 就是要不断的检测这个信号 当
  • 异步电机电压型磁链观测器改进-LPF串联HPF+基于时间向量分析的稳态补偿的改进策略

    导读 针对低通滤波环节替换电压模型纯积分环节加反馈补偿的改进方法 磁链估计仍然存在幅值和相位误差 的问题 本期文章介绍采用LPF串联HPF替换纯积分环节 然后基于时间向量分析的稳态补偿策略来对电压模型进行改进 仿真结果表明 新介绍的改进方法
  • 串联型PI和并联型PI调节器的比较

    一 PI调节器的种类 图3 4 仿真波形变化情况 串联型PI调节器 1500r min 从图3 1到3 4比较可知 与并联型PI调节器相比 串联型PI调节器的超调量很小 速度环 且动态过程时间短 稳态过程的纹波也相对较小 综合可知 代入串联
  • 编码器计数原理与电机测速原理——多图解析

    编码器 是一种用来测量机械旋转或位移的传感器 它能够测量机械部件在旋转或直线运动时的位移位置或速度等信息 并将其转换成一系列电信号 编码器分类 按监测原理分类 光电编码器 光电编码器 是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或
  • ODrive踩坑(五)ODrive驱动云台电机、低齿槽转矩电机实现高精度定位

    前几篇介绍了ODrive在Windows下的使用环境搭建 驱动3508 5008无刷电机 TLE5012B AS5047P的ABI编码器配置 AS5047P SPI绝对值编码器配置 ODrive踩坑 一 windows下使用环境的搭建 od
  • STM32 电机教程 30 - 无刷无感入门2

    前言 无刷直流 Brushless Direct Current BLDC 电机是一种正快速普及的电机类型 它可在家用电器 汽车 航空航天 消费品 医疗 工业自动化设备和仪器等行业中使用 正如名称指出的那样 BLDC 电机不用电刷来换向 而
  • 基于滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制学习

    导读 针对传统的DTC存在的问题进行 本期主要介绍基于滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制 如果需要文中的仿真模型 关注微信公众号 浅谈电机控制 获取 传统DTC采用两个 Bang bang 控制器分别对转矩和磁链幅值进行控制 响应快速 对系
  • 基于STM32F4单片机对步进电机的控制(有代码)

    步进电机简介 步进电机是将电脉冲控制信号转变为角位移或线位移的一种常用的数字控制执行元件 又称为脉冲电机 在驱动电源的作用下 步进电机受到脉冲的控制 其转子的角位移量和速度严格地与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比 步进电机每接收一个电脉冲 转
  • 感应(异步)电机磁场定向控制电流环PI控制参数设计

    电机控制系列文章 感应 异步 电机磁场定向控制MATLAB Simulink建模 感应 异步 电机磁场定向控制速度环PI控制参数设计 目录 电机控制系列文章 前言 一 并联型PI与串联型PI 二 被控对象模型 三 电流环闭环传递函数 四 电

随机推荐

  • JS代码延时执行

    延时执行代码使用window对象的setTimeout函数 第一个参数为要延时执行的代码 第二个参数为延时时间 毫秒单位 例子
  • css置灰属性 模糊属性 滤镜遮罩属性 (一行代码实现)

    网站一行代码置灰 原因都知道 是为了纪念一位伟人 这种把整个页面都变成灰色 下面是css便捷属性 置灰实现方式 filter grayscale 1 效果 模糊度实现方式 filter blur 5px 效果 最后一种是 backdrop
  • 程序员必会的git语法及gitlab、github应用

    文章目录 3分钟掌握git语法及gitlab github应用 关于作者 作者介绍 前言 一 控制版本 1 1 什么是版本 1 2 什么是控制版本 1 3 版本管理工具 二 git 版本管理 2 1 git 介绍 2 2 git 安装 2
  • VSCode下使用markdown导出pdf,导出图片或插入LaTeX公式等使用记录(1)

    记录一下自己觉得比较好用的markdown插件 以及在VSCode下编辑并将markdown的渲染结果导出pdf为或png等格式 1 Markdown All in One VSCode下的markdown插件 目前这个用起来比较丝滑 而且
  • 微服务架构下的移动架构实践

    转载本文需注明出处 EAII企业架构创新研究院 违者必究 如需加入微信群参与微课堂 架构设计与讨论直播请直接回复此公众号 加群 姓名 公司 职位 微信号 大家好 我是普元信息移动产品的负责人 郝振明 很高兴又与大家见面了 今天和大家分享的主
  • 怎么使用51单片机实现人脸识别?

    使用 51 单片机实现人脸识别可以通过以下步骤来实现 准备必要的硬件设备 包括 51 单片机 摄像头和相应的连接线 安装并配置相应的开发环境 如 Keil IAR 等 准备人脸识别所需的人脸数据库 这可以通过手动收集人脸图像并进行标记来实现
  • linux内核态和用户态(通俗易懂)

    一 内核态 用户态概念 内核态 也叫内核空间 是内核进程 线程所在的区域 主要负责运行系统 硬件交互 用户态 也叫用户空间 是用户进程 线程所在的区域 主要用于执行用户程序 二 内核态和用户态的区别 内核态 运行的代码不受任何限制 CPU可
  • 在为水质担忧吗?——水质检测大屏展示系统启动(inscode直观运行)

    前言 作者主页 雪碧有白泡泡 个人网站 雪碧的个人网站 推荐专栏 java一站式服务 React从入门到精通 前端炫酷代码分享 从0到英雄 vue成神之路 uniapp 从构建到提升 从0到英雄 vue成神之路 解决算法 一个专栏就够了 架
  • 动态规划法求解编辑距离问题

    问题描述 设A和B是两个字符串 现在要用最少的字符操作次数 将字符串A转换为字符串B 这里所说的字符操作共有3种 1 删除一个字符 2 插入一个字符 3 将一个字符替换另一个字符 例如 A sfdqxbw B gfdgw 结果为4 问题求解
  • STM32超声波模块测距

    特别注意 单独t link只能提供3 3v电压 模块接5v电压只能收到3 3V 供电的时候请接上micro口 模块介绍 HC SR04超声波模块可提供2cm 400cm的距离感测功能 测量精度可以达到3mm 通过声音340m s t 2可以
  • TCP3次握手连接协议和4次握手断开连接协议

    TCP IP 状态机 如下图所示 在TCP IP协议中 TCP协议提供可靠的连接服务 采用三次握手建立一个连接 如图1所示 SYN包表示标志位syn 1 ACK包表示标志位ack 1 SYN ACK包表示标志位syn 1 ack 1 1 第
  • 关于stm32f429的MDA2D的M2M模式

    LTDC的使用问题 可参考官方例程的配置 需要注意的是 它只是一个LCD控制器 需要定义缓存的地址 可以设置在flash里 但是不便于操作 一般还是建议设置外部SDRAM里 LTDC中DMA2D的使用问题 429中LTDC的2D加速功能还比
  • 记Tomcat删除war包问题

    由于不清楚tomcat部署原理 误认为tomcat部署完成之后 可以把war删除 然后以后每次部署 只需要增量部署就行了 然后还怕由于war包的存在 增量部署的内容会被覆盖掉 不清楚war包什么时候会自动重新部署 于是 rm rf mm w
  • Python将.py文件打包成.exe可执行文件

    1 安装Pyinstaller库 pip install pyinstaller 2 在 py文件的所在文件夹Shift 右键 打开后输入pyinstaller F 要打包的文件名称 例如Mqtt py F参数表示覆盖打包 如果有旧的会覆盖
  • [电路设计]按键方案

    电路设计 按键方案 本文记录和介绍几种按键解决方案 包括普通按键 按键编码电路 ADC按键的工作原理 1 普通按键 一般使用的按键原理图如下图所示 由按键 上拉电阻和消抖滤波电容组成 按键断开时 K e y I i n
  • 级数求和公式

    级数求和公式是用于求解有限的或无限的等差 等比数列的总和 它的一般形式为 Sn a1 a2 a3 an 其中 a1 为该级数的首项 an 为该级数的末项 Sn 表示该级数的和 1 如果是有限等差数列 其求和公式为 Sn n a1 an 2
  • Spring Cloud Eureka注册中心组件搭建

    第一步 Idea 新建spring boot项目 选中Cloud 中 Eureka Server 第二部 配置文件 将application application 后缀改为application yml 也可以不修改 我是用的yml 粘贴
  • 计算机指令格式

    计算机的指令格式与机器的字长 存储器的容量及指令的功能都有很大的关系 从便于程序设计 增加基本操作并行性 提高指令功能的角度来看 指令中应包含多种信息 但在有些指令中 由于部分信息可能无用 这将浪费指令所占的存储空间 并增加了访存次数 也许
  • idea中处理依赖注入爆红问题

    1 这是idea里的编译异常 这里会出现依赖注入爆红的情况 有以下两种方式 1 1 方式一 在进行注入的时候 并没有UserMapper这个接口 所以爆异常 解决方式 需要创建一个UserMapper接口并交给Spring容器管理 1 2
  • 【转】伺服电机三环控制的原理(位置环,运动环,电流环)

    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