伺服电机三环控制的原理

 

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环

速度环位置环。

1、首先电流环：电流环的输入是速度环 PID 调节后的那个输出，

“

”

“

我们称为 电流环给定 吧，然后呢就是电流环的这个给定和 电流环

”

的反馈 值进行比较后的差值在电流环内做 PID

“

调节输出给电机， 电

”

“

”

流环的输出 就是电机的每相的相电流， 电流环的反馈 不是编码器
的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流
电压信号）反馈给电流环的。

　　2、速度环：速度环的输入就是位置环 PID 调节后的输出以及位置

“

”

“

” “

设定的前馈值，我们称为 速度设定 ，这个 速度设定 和 速度环反

”

馈 值进行比较后的差值在速度环做 PID 调节（主要是比例增益和积

“

”

分处理）后输出就是上面讲到的 电流环的给定 。速度环的反馈来自

“

”

于编码器的反馈后的值经过 速度运算器 得到的。

　　3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲（通常情况下，直接写
数据到驱动器地址的伺服例外），外部的脉冲经过平滑滤波处理和电

“

”

子齿轮计算后作为 位置环的设定 ，设定和来自编码器反馈的脉冲信
号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的 PID 调节（比例增
益调节，无积分微分环节）后输出和位置给定的前馈信号的合值就构
成了上面讲的速度环的给定。位置环的反馈也来自于编码器。

　　编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样
来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有
任何联系。而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在
每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。

   

 谈谈 PID 各自对差值调节对系统的影响：

　　1、单独的 P（比例）就是将差值进行成比例的运算，它的显著特
点就是有差调节，有差的意义就是调节过程结束后，被调量不可能与
设定值准确相等，它们之间一定有残差，残差具体值您可以通过比例