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一体化伺服电机PID的整定(伺服增益调整)
发布日期 : 2021-07-22 11:23:39
一体化伺服电机PID的整定流程和判断依据


一体化低压伺服电机由三个控制环路构成,从内向外依次是电流环、速度环和位置环,电流环的响应频率最高。伺服电机出厂默认电流环增益参数已确保了充分的响应性,一般无需调整,因此需要调整的有位置环增益、速度环增益、速度环积分时间常数、速度前馈、速度前馈滤波时间常数及转矩指令滤波时间常数。为保证系统稳定,提高位置环增益的同时,需提高速度环增益。

一体化伺服电机PID整定的相关参数

一体化伺服电机PID的整定(伺服增益调整)的原则
 

伺服PID整定的增益切换

 

一般应用场景:伺服锁轴增益和运行增益不一样。电机运行状态切换到较高增益,以获得更好的指令跟踪性能;电机静止(伺服使能)状态切换到较低增益,以抑制振动。增益切换的切换条件:根据增益切换模式选择(2009h:08h),具体切换条件如下:

 

0 ~固定使用第一组增益;

1 ~使用外部DI切换,DI无效为第1增益,DI有效为第2增益;

2~转矩指令,转矩指令的绝对值超过(等级+时滞)[%]的状态在延迟时间期间内持续时,切换到第二增益;转矩指令的绝对值不到(等级-时滞)[%]的状态在延迟时间的期间内持续时,返回到第一增益;

3 ~内部生效的速度指令值(606Bh)25ms维持不变固定使用第1增益,变化使用第2增益;

4 ~速度指令变化率,单位rpm/ms;

5 ~速度指令,单位rpm;

6 ~位置偏差,编码器单位

7 ~位置指令,位置偏指令不为0的状态在延迟时间期间内持续时,切换到第二增益;位置指令为0的状态在延迟时间的期间内持续时,返回到第一增益;

8 ~定位完成,定位未完成的状态在延迟时间期间内持续时,切换到第一增益;定位完成的状态在延迟时间的期间内持续时,返回到第二增益;除位置控制模式外,其余固定为第二增益;

9~实际速度,单位rpm

 

伺服PID整定的流程

 

1. 设定合适的转动惯量比

2.设定速度环积分时间常数为0

3.加大速度环增益,如果机械振动,稍许调小

4.先设定速度环积分时间常数为较大值,逐渐减小速度环积分时间常数,如果机械振动,稍许调大

5.增大位置环增益,如果机械振动,稍许调小

6.如果因为机械系统发生共振而无法加大增益,进而无法得到应有的伺服应用要求,可以对转矩低通滤波器或陷波器调整抑制机械系统共振;然后重新操作以上步骤以提高伺服性

7.若需要更短的定位时间和更小的位置跟踪误差,可适当增加速度前馈,即速度前馈增益,但不宜超过80%

 

伺服PID整定的判断依据

 

1.伺服使能,用户手动正反转确定运行范围(建议最小半圈),然后确定运行方向(正-负,负-正,正-正,负-负)、移动量(1/2/4圈等),最大速度,加减速(1000/2000/4000rpm/s等)等。如果运行方向是单一方向,运行范围失效。

2.点击开始按钮,电机按设定的运行方向和移动量运动,停止间隔2S左右(用于判断)。

3.速度环积分时间常数(2008-02)设为0,慢慢增大速度环(2008-01)增益(50/100间隔)。

 


判断标准:停止时,0速不抖动(606C抖动不超过2rpm)。


4.速度环(2008-01)增益设为880,速度环积分时间常数(2008-02)取个较大值,一般20-30ms,这里先取30ms。(如果大惯量负载,可以稍微放大一些)

 


判断标准:运行时,实际速度(606C)和规划速度(606B)相同或者超调2%左右(如果减小,伺服振动,取振动时的积分时间常数上调100)。停止时,0速尽量不抖动(6044抖动不超过5rpm)。

 

5.位置环调试(速度环取880,1000)位置环增益(2008-03)逐渐 增大(200/500间隔)
 

 


判断标准:实际位置(6063)不超调,跟随误差(60F4)2000以内。
 


注:不同的加减速,跟随误差不一样,加减速减小,位置环增益需相应减小。

位置环增益根据实际跟随误差调整,如果加大位置环增益无明显改善,可以通过速度环前馈加以改善
 


伺服直接拖动丝杆测试(正反2圈,PP模式,T型加速,加减速120000rpm/s)

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