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三环调节

返回列表 来源: 发布日期: 2020.04.24

要知道如何调节三环参数,首先要搞清楚PID调节的基本原理

Kp:比例调节,作用最明显,用法最简单

举例说明:比如你用水桶去取水,为了快速取够你所需的量,当水桶是空桶的情况下,需要开大水龙头,加大水流量,当快到期望量的时候,就会关小水龙头,减小水流量。根据水桶的当前水量去调节水龙头的开度的过程就是KP,简单来说就是,水龙头开度 = (期望量 – 当前量)*Kp,当水桶越接近期望量的时候,水龙头开度就越小。

Kp

总结:KP越大,响应越快,超调越大

Ti:积分作用,有差调节。

举例说明:还是用水桶取水,在通过水龙头的同时,还用瓢不停的往水桶里倒水,在快达到目标量的时候,你就少倒一点水,如果当前量超过期望量了,就需要用瓢把水桶里的水舀出来。这个瓢就等于是调节当前量的积分作用,积分作用的强弱就等于所使用的瓢的大小,用大的瓢每次能倒入或者舀走的水量更大,在前期能够加快储水量变化的速率,但是到后期就不容易掌握倒入或者舀走的量。用小的瓢每次能倒入或者舀走的水量就小,在前期加快储量变化的速率就有限,但是到后期你就能精准的控制倒入或者舀走的量。

Ti

总结:Ti越小,积分作用越强,每次调节的量就越大,前期能加快响应,后期会延长稳态时间。

微分作用一般不用伺服三环调节,这里就不做展开。

伺服三环控制

伺服的三环控制一般都如上图所示,从内到外依次是电流环、速度环、位置环,三环的调节频率是不一样的,越靠近电机调节频率就越大。

电流环调节:

电流环一般是根据电机电阻电感通过理论计算得到,电阻电感的准确与否影响到电流环的响应情况,一般情况下电流环参数是不需要修改的。但是如果电流反馈幅值超出电流给定的20%,可以减小电流环增益Kp

正常的电流环波形

错误的电流环波形

单轴驱动的电流环参数:


单轴驱动的电流环参数

P50.02对应电流环Kp,常用值1。P50.03对应电流环积分Ti,常用值 100。

注:P50.04微分不使用

多轴驱动的电流环参数:

多轴驱动的电流环参数

Px3.04对应电流环Kp,常用值1。Px3.05对应电流环Ti,常用值10。

速度环调节:

速度反馈的超调高于额定转速的0.7%,就增大Kp

如果匀速段的速度给定,波动小于额定转速的±5‰,再进行速度环参数的调整;否则,可以先调小位置环的参数,达到指标后加大位置环,然后再根据实际情况进一步调整速度环,直到电流发生震荡或者响应跟不上。

注:前期学习的时候可以通过PC调试软件,运行在速度模式下,这样可以速度给定永远是你下发的固定值,可以免去位置环带来的影响。

如果负载惯量很大,就增大速度环参数(经验:在默认的速度环的基础上,Kp前期调节每次增加原来值的25%,后期可以改为10%,不断增大速度环Kp,直到速度反馈的超调在额定转速的0.7%以下,Ti根据实际情况选择调整。

调试示例:

注:以下调节只是举例说明,主要关注值的变化过程,各个伺服的量纲不一样。

使用上位机4T采集ASR.Ref、ASR.Fdb、Iq.Ref、Iq.Fdb;

不合适的速度环

修改参数

注:速度环的值除了受到机械刚度的限制(例:丝杆传动可以大一些,同步带传动就应该小一些),

还受到机械扰动和电气干扰,部分干扰可以通过滤波器滤除,方便加大速度环响应。所以调节的范围是有限的,不能引起电流或者机械的震荡。

单轴驱动对应的速度环参数:

单轴驱动对应的速度环参数

P55.00对应电流环Kp,P55.01对应电流环积分Ti

注:P55.02微分参数一般不调节

多轴驱动对应的速度环参数:

多轴驱动对应的速度环参数

Px3.06对应速度环Kp,Px3.07对应速度环Ti,默认值3。

注:修改的时候可以在每次改完参数后在断使能的情况下上传参数看Px3.08的值,尽量控制在60以内。

位置环调节:

标准一:位置响应达不到要求,就加大KpKpre

标准二:位置超调超出工艺要求,就减小KpKpre

标准三:如果速度反馈达不到位置环的输出(速度给定),就减小KpKpre

4T采集ASR.Ref、ASR.Fdb、Iq.Ref、Iq.Fdb、ActualPosInc;

位置环调整步骤

位置环调整步骤.

位置环调整步骤..

注:以上三个表格调试是在速度环响应已经达到极限的情况下调整,如果速度环还能进一步加大的话,在这种情况下加大速度环也能减少位置超调。

这里引入一个速度前馈,速度前馈是直接作用于速度给定,等于位置指令速度*参数,所以只要有位置指令速度,就会按百分比得到一个速度给定值,不受反馈后的偏差值影响。

单轴驱动对应的位置环参数:

单轴驱动对应的位置环参数

P58.00代表位置环增益,推荐值50。P58.01代表速度环前馈,推荐值50

多轴驱动对应的位置环参数:

多轴驱动对应的位置环参数

Px3.09代表位置环增益,推荐值0.3。Px3.14代表速度环前馈,推荐值90

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