伺服系統(tǒng)的PID原理

PID，即Proportion（比例）,、Integral（積分）Derivative（微分）三個(gè)單詞首字母的縮寫。

在工業(yè)應(yīng)用中，PID及其衍生算法是應(yīng)用較多的算法之一,，如果能夠熟練掌握PID算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程,，對(duì)于一般的研發(fā)人員來(lái)講，可以足夠應(yīng)對(duì)一般的研發(fā)問(wèn)題,。

   閉環(huán)控制”技術(shù)是基于反饋的概念,，在閉環(huán)控制中，我們把它叫做“PID控制器”,。在控制算法當(dāng)中,，PID控制算法是簡(jiǎn)單且能體現(xiàn)反饋思想的控制算法，也是經(jīng)典的,。

該系統(tǒng)由模擬 PID 控制器和被控對(duì)象組成,， r(t) 是給定值， y(t) 是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值,，給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差e(t) = r(t) ? y(t)

e(t)為PID控制的輸入,，u(t)看作為PID控制器的輸出和被控對(duì)象的輸入。若定義u(t)為控制輸出,，PID算法可用下式表示：

其中：Kp：比例增益,，是調(diào)適參數(shù)Ki：積分增益，也是調(diào)適參數(shù)Kd：微分增益,，也是調(diào)適參數(shù)e：誤差=設(shè)定值（SP）-回授值（PV）t：目前時(shí)間

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伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)低頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān),，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半,。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí),，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器,，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等,。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象,。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT）,，可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn),，便于系統(tǒng)調(diào)整。 龍港市追剪電機(jī)批發(fā)溫州坤格自動(dòng)化科技有限公司為您提供 伺服電機(jī),，有需求可以來(lái)電咨詢,！

在飛剪機(jī)構(gòu)中，為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)伺服電機(jī)的同步,，通常會(huì)采用以下方式：使用編碼器反饋：編碼器是一種能夠測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和方向的設(shè)備,，可以將電機(jī)的實(shí)際位置信息反饋給控制系統(tǒng),。在飛剪機(jī)構(gòu)中，可以在兩個(gè)伺服電機(jī)上分別安裝編碼器,，并將它們用同軸電纜連接起來(lái),。通過(guò)控制器對(duì)編碼器信號(hào)進(jìn)行分析和處理，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的同步運(yùn)轉(zhuǎn),。采用主從控制方式：在這種方式下,，一臺(tái)伺服電機(jī)被設(shè)置為主電機(jī)，另一臺(tái)伺服電機(jī)被設(shè)置為從電機(jī),。主電機(jī)通過(guò)編碼器或其他傳感器測(cè)量位置信息,，并將這些信息發(fā)送給從電機(jī)。從電機(jī)接收到位置信息后,，通過(guò)控制算法實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行,。

臺(tái)達(dá)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹

1.高效率：永磁同步電機(jī)具有高效率，轉(zhuǎn)子上無(wú)感應(yīng)電流,，轉(zhuǎn)子無(wú)熱損耗,，采用高性能硅鋼片，降低鐵損耗,。相比傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī),，損耗降低60%，綜合節(jié)能上限達(dá)10%?對(duì)比異步機(jī)不同負(fù)載均有高效率,。

2.高功率密度：永磁同步電機(jī)具有較高的功率密度,，體積小、重量輕,，適合在有限空間內(nèi)安裝和應(yīng)用,。較異步電機(jī)減小1~2框號(hào)?比傳統(tǒng)異步電機(jī)體積減小1/3?重量減輕40%

3.高速響應(yīng)：永磁同步電機(jī)具有快速的響應(yīng)特性，能夠在負(fù)載80%條件下,，可在0.4S達(dá)到額定轉(zhuǎn)速,。適用于需要高動(dòng)態(tài)性能的應(yīng)用場(chǎng)景。

4.寬工作范圍：永磁同步電機(jī)具有較寬的工作范圍,，不同轉(zhuǎn)速下均可輸出150%以上負(fù)載,，50%額定速度下，對(duì)175%沖擊負(fù)載有10%速度瞬間波動(dòng),，能夠在不同負(fù)載條件下保持穩(wěn)定的性能,。

5.低噪音和振動(dòng)：永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)子和定子之間無(wú)接觸,，因此噪音和振動(dòng)較低,，適用于對(duì)噪音和振動(dòng)要求較高的應(yīng)用。

6.高精度控制：永磁同步電機(jī)具有較高的控制精度，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的位置,、速度和扭矩控制,，適用于需要高精度控制的應(yīng)用。以上是臺(tái)達(dá)永磁同步電機(jī)的一些特點(diǎn),，這些特點(diǎn)使得永磁同步電機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化,、機(jī)械傳動(dòng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

7.無(wú)稀土更環(huán)保,。

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交流伺服電動(dòng)機(jī)

交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似.其定子上裝有兩個(gè)位置互差90°的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf,，它始終接在交流電壓Uf上,；另一個(gè)是控制繞組L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓Uc,。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī),。交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動(dòng)機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍,、線性的機(jī)械特性,，無(wú)"自轉(zhuǎn)"現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動(dòng)機(jī)相比,，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn),。應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng),；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄,，0.2-0.3mm,，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小,，反應(yīng)迅速,，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被采用,。交流伺服電動(dòng)機(jī)在沒(méi)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng),，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng),。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn),，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí),，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn),。 伺服電機(jī)常見(jiàn)故障，及解決方案,。蒼南追剪電機(jī)報(bào)價(jià)

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    而慣量描述的是物體運(yùn)動(dòng)的慣性,，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是物體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的度量。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只跟轉(zhuǎn)動(dòng)半徑和物體質(zhì)量有關(guān),。一般負(fù)載慣量超過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量的10倍,，可以認(rèn)為慣量較大。導(dǎo)軌和絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)伺服電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛性影響很大,，固定增益下,，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，剛性越大,，越易引起電機(jī)抖動(dòng),；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小，剛性越小,，電機(jī)越不易抖動(dòng),。可通過(guò)更換較小直徑的導(dǎo)軌和絲桿減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量從而減小負(fù)載慣量來(lái)達(dá)到電機(jī)不抖動(dòng),。我們知道通常在伺服系統(tǒng)選型時(shí),，除考慮電機(jī)的扭矩和額定速度等等參數(shù)外，我們還需要先計(jì)算得知機(jī)械系統(tǒng)換算到電機(jī)軸的慣量,，再根據(jù)機(jī)械的實(shí)際動(dòng)作要求及加工件質(zhì)量要求來(lái)具體選擇具有合適慣量大小的電機(jī),。

    在調(diào)試時(shí)（手動(dòng)模式下），正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)效能的前提,。那到底什么是“慣量匹配”呢,？其實(shí)也不難理解，根據(jù)牛二定律：進(jìn)給系統(tǒng)所需力矩=系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J×角加速度θ角加速度θ影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,，θ越小則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢的時(shí)間越長(zhǎng),，系統(tǒng)反應(yīng)越慢。如果θ變化,，則系統(tǒng)反應(yīng)將忽快忽慢,，影響加工精度。伺服電機(jī)選定后極限大輸出值不變,，如果希望θ的變化小,，則J就應(yīng)該盡量小,。

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