伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ),由伺服驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)(旋轉(zhuǎn)或直線)、反饋裝置(編碼器、光柵尺)及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。其核心控制環(huán)路由內(nèi)而外為:電流環(huán)(轉(zhuǎn)矩環(huán))、速度環(huán)、位置環(huán)。
調(diào)諧始于正確的慣量匹配,負(fù)載慣量J_L與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量J_M之比建議控制在10倍以內(nèi)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)器自整定或手動(dòng)整定,要確保電流環(huán)響應(yīng)zui快,其為內(nèi)環(huán)基礎(chǔ)。速度環(huán)增益(Kv)決定系統(tǒng)對(duì)速度指令的跟隨性,過(guò)高引起振蕩,過(guò)低則響應(yīng)遲緩;積分時(shí)間消除穩(wěn)態(tài)誤差。位置環(huán)通常采用比例控制,其增益影響定位剛度與超調(diào)。
對(duì)于存在彈性、間隙或摩擦的非理想機(jī)械,需引入先進(jìn)控制策略。前饋控制(速度前饋、加速度前FF)可顯著減小跟蹤誤差;陷波濾波器(Notch Filter)能抑制機(jī)械共振;摩擦補(bǔ)償(庫(kù)侖+粘滯模型)提升低速平穩(wěn)性。使用示波器功能觀測(cè)指令與反饋的波形,是調(diào)諧的關(guān)鍵手段。在多軸協(xié)同的電子凸輪、齒輪同步應(yīng)用中,還需精確進(jìn)行相位補(bǔ)償與主軸編碼器跟隨,以實(shí)現(xiàn)高精度同步。
伺服與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)諧與優(yōu)化