伺服系統(tǒng)的PID原理

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

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)計與實現(xiàn)過程，對于一般的研發(fā)人員來講，可以足夠應(yīng)對一般的研發(fā)問題。

   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 控制器和被控對象組成， r(t) 是給定值， y(t) 是系統(tǒng)的實際輸出值，給定值與實際輸出值構(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)在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機(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現(xiàn)象對于機(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，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(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），可檢測出機(jī)械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。 龍港市追剪電機(jī)批發(fā)溫州坤格自動化科技有限公司為您提供 伺服電機(jī)，有需求可以來電咨詢！

在飛剪機(jī)構(gòu)中，為了實現(xiàn)兩個伺服電機(jī)的同步，通常會采用以下方式：使用編碼器反饋：編碼器是一種能夠測量電機(jī)轉(zhuǎn)動角度和方向的設(shè)備，可以將電機(jī)的實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。通過控制器對編碼器信號進(jìn)行分析和處理，可以實現(xiàn)兩個電機(jī)的同步運(yùn)轉(zhuǎn)。采用主從控制方式：在這種方式下，一臺伺服電機(jī)被設(shè)置為主電機(jī)，另一臺伺服電機(jī)被設(shè)置為從電機(jī)。主電機(jī)通過編碼器或其他傳感器測量位置信息，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，通過控制算法實現(xiàn)同步運(yùn)行。

臺達(dá)永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)介紹

1.高效率：永磁同步電機(jī)具有高效率，轉(zhuǎn)子上無感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子無熱損耗，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?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。適用于需要高動態(tài)性能的應(yīng)用場景。

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175%沖擊負(fù)載有10%速度瞬間波動，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：永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)子和定子之間無接觸，因此噪音和振動較低，適用于對噪音和振動要求較高的應(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。以上是臺達(dá)永磁同步電機(jī)的一些特點，這些特點使得永磁同步電機(jī)在工業(yè)自動化、機(jī)械傳動等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

7.無稀土更環(huán)保。

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交流伺服電動機(jī)

交流伺服電動機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機(jī)相似.其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機(jī)又稱兩個伺服電動機(jī)。交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性，無"自轉(zhuǎn)"現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。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)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長；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。交流伺服電動機(jī)在沒有控制電壓時，定子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動機(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，伺服電動機(jī)將反轉(zhuǎn)。 伺服電機(jī)常見故障，及解決方案。蒼南追剪電機(jī)報價

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    而慣量描述的是物體運(yùn)動的慣性，轉(zhuǎn)動慣量是物體繞軸轉(zhuǎn)動慣性的度量。轉(zhuǎn)動慣量只跟轉(zhuǎn)動半徑和物體質(zhì)量有關(guān)。一般負(fù)載慣量超過電機(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)動慣量對伺服電機(jī)傳動系統(tǒng)的剛性影響很大，固定增益下，轉(zhuǎn)動慣量越大，剛性越大，越易引起電機(jī)抖動；轉(zhuǎn)動慣量越小，剛性越小，電機(jī)越不易抖動。可通過更換較小直徑的導(dǎo)軌和絲桿減小轉(zhuǎn)動慣量從而減小負(fù)載慣量來達(dá)到電機(jī)不抖動。我們知道通常在伺服系統(tǒng)選型時，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)械的實際動作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機(jī)。

    在調(diào)試時（手動模式下），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)動慣量J×角加速度θ角加速度θ影響系統(tǒng)的動態(tài)特性，θ越小則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢的時間越長，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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