1. 位置环控制器
由于位置环包含速度环,根据先内环后外环顺序,应首先设置负载转动惯量比,再调整速度环增益、速度环积分时间常数,最后调整位置环增益。
位置环增益 K p 增加可提高位置环频宽,但受速度环频宽限制,想要提高位置环增益,必须先提高速度环频宽!
前馈能降低位置环控制的相位滞后,可减小位置控制时的位置跟踪误差以及更短的定位时间。前馈量增大,位置控制跟踪误差减小,但过大会使系统不稳定、产生超调。
2. 速度控制器
首先设置好负载转动惯量比,再调整速度环增益、速度环积分时间常数。
增加速度环增益 K v 可提高速度响应频宽,减小速度环积分时间常数 T i 可增加系统刚度、减小稳态误差。
3. 增益调整
驱动器包括电流环、速度环和位置环三个控制回路。理论上,内层控制回路频率一定要高于外层,否则整个控制系统会不稳定而造成振动或响应不佳,故三环频宽应满足:
电流环频宽>速度环频宽>位置环频宽
3.1 速度环增益 K v
速度环增益 K v 直接决定速度环的频响带宽。在机械系统不产生振动或噪音的前提下,增大速度环增益值,则速度响应会加快,对速度命令的跟随性越好,但过大的设置易引起机械共振。
速度环频宽计算公式为:
若负载转动惯量比G设置正确(G=J_L/J_M),则速度环频宽就等于速度环增益 K v
3.2 速度环积分时间常数 T i
速度环积分可有效的消除速度稳态误差,快速反应细微的速度变化。在机械系统不产生振动或是噪音的前提下,减小速度环积分时间常数 T i ,可增加系统刚性、降低稳态误差。若负载惯量比很大或机械系统存在共振因素,必须保证速度回路积分时间常数够大,否则机械系统容易产生共振。
如果负载转动惯量比G设置正确G=J_L/J_M),利用以下公式得到速度环积分时间常数 T i :
3.3 位置环增益 K p
位置环增益直接决定位置环的反应速度。在机械系统不产生振动或是噪音的前提下,增加位置环增益值,可加快反应速度、减小位置跟踪误差,缩短定位时间。但过大设定会造成机械系统抖动或定位超调。位置环频宽不可高于速度环频宽,一般:
若负载转动惯量比G设置正确(G=J_L/J_M),则位置环增益 K p 计算如下: