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）