伺服增益的分類和影響

伺服增益是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。機(jī)械本身的結(jié)構(gòu)對(duì)伺服增益的調(diào)整有重要影響，如果機(jī)械本身的剛性比較好（磨床絲桿傳動(dòng)），伺服的相關(guān)增益則可以設(shè)置較高。如果機(jī)械本身的剛性偏柔（料道同步帶），伺服的相關(guān)增益則設(shè)置的不要太高。

伺服驅(qū)動(dòng)器包括三個(gè)反饋環(huán)節(jié)：位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。最內(nèi)環(huán)（電流環(huán)）的反應(yīng)速度最快，中間環(huán)節(jié)（速度環(huán)）的反應(yīng)速度必須高于最外環(huán)（位置環(huán)）。如果不遵守此原則，將會(huì)造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的震動(dòng)或反映不良。伺服驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)可盡量確保電流環(huán)具備良好的反應(yīng)性能，故用戶只需調(diào)整位置位置環(huán)、速度環(huán)的增益即可。

位置環(huán)的反應(yīng)不能快于速度環(huán)的反應(yīng)。因此，若需增加位置環(huán)的增益，必須先增加速度環(huán)的增益。如果只增加位置環(huán)的增益，電機(jī)很可能產(chǎn)生震動(dòng)，從而將會(huì)造成速度指令及定位時(shí)間的增加，而非期望的減少。

速度環(huán)增益

增大速度環(huán)比例增益，則能降低轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的變化量，提高伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬度，保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)運(yùn)行時(shí)的性能。但是在實(shí)際系統(tǒng)中，速度環(huán)比例增益不能過大，否則將引起整個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)振蕩。

速度環(huán)參數(shù)調(diào)節(jié)與負(fù)載慣量的關(guān)系

當(dāng)負(fù)載對(duì)象的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比較大，以及負(fù)載的摩擦轉(zhuǎn)矩比較大時(shí)，宜增大速度環(huán)比例增益和速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)，以滿足運(yùn)行穩(wěn)定性的要求。

當(dāng)負(fù)載對(duì)象的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比較小，以及負(fù)載的摩擦轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，宜減小速度環(huán)比例增益和速度換積分時(shí)間常數(shù)，保證低速運(yùn)行時(shí)的速度控制精度。

位置環(huán)增益

位置環(huán)增益與伺服電機(jī)以及機(jī)械負(fù)載有著密切的聯(lián)系，通常伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益越高，電機(jī)速度對(duì)于位置指令響應(yīng)的延時(shí)減小，位置跟蹤誤差愈小，定位所需時(shí)間越短，但要求對(duì)應(yīng)的機(jī)械系統(tǒng)的剛性與自然頻率也必須很高。而且當(dāng)輸入的位置突變時(shí)，其輸出變化劇烈，機(jī)械負(fù)載要承受較大的沖擊。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)器必須進(jìn)行升降速處理或通過上位機(jī)用編程措施來緩沖這種變化。

當(dāng)伺服系統(tǒng)位置環(huán)增益相對(duì)較小時(shí)，調(diào)整起來比較方便，因?yàn)槲恢铆h(huán)增益小，伺服系統(tǒng)容易穩(wěn)定，對(duì)大負(fù)載對(duì)象，調(diào)整要簡單些。同時(shí)，低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)頻帶叫窄，對(duì)噪音不敏感。因此，作為伺服進(jìn)給用時(shí)，位置的微觀變化小，但低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)位置跟蹤誤差較大，進(jìn)行輪廓加工時(shí)，會(huì)在軌跡上形成加工誤差。