4.1 pid调试
基于pmac的运动控制卡的运动控制系统是一个全数字的伺服系统，这样的系统可以 满足高精度和高速度的要求。闭环伺服系统由位置环和速度环组成[4°]。位置环包括位置控 制模块、位置检测和反馈装置；速度环包括伺服电动机、伺服电机驱动装置、速度测量和 反馈装置[4()]。
1.pmac的pid控制
pid (proportional gain 、integral gain、derivative gain)控制算法是一种在工业自动
化领域起到重要作用的经典控制算法，非常好的自动控制理论里面的基础的。pmac 运动控制器中给用户和开发者提供了 “pid+速度/加速度前馈+notch滤波”的控制环算 法[41]。典型pmac内部pid +陷波滤波器算法原理图如图4-1所示，表4-1表示pmac 的pid控制算法相关参数[42]。
其中 kp: proportional gain (1x30 比例增益)；kd:derivative gain (1x31 微分增益)；
kvff: vel feedforward gain(ix32 速度前馈)；ki: integral gain(ix33 积分增益)；im: integration
mode (ix34 积分模式)；kaff：acceleration feedforward gain(ix35 加速度前馈)。
表4-1 pm ac的pro控制算法参数
变量
参数
作用
数值影响
1x30
p参数，比例增益
提供系统所需的刚度
数值越大，系统刚性越好，但太大会 产生振荡。太小系统会反应延迟。
1x33
i参数，积分增益
用于消除稳态误差
与1x63时间积分误差有关：如果输出 饱满，1x33无效
1x31
d参数，微分增
姐
用于提供足够的阻尼来保证系 统稳定
数值越大，阻尼越大，系统越稳定
1x32
速度前馈
减小由于微分增益所引起的跟
对电流环,1x32应等于或略大于1x31。
随误差
对速度环，1x32应远大于1x31
1x35
加速度前馈
减小由于系统惯性所带来的跟 随误差
反应滞后特别明显时，增加1x35
1x68
摩擦增益
减小由于摩擦产生的跟随误 差，
该变量正比于要求速度的符号，速度 为正，1x68被加进输出，速度为负， 1x68从输出中减去。
1x34
积分模式
决定积分增益是全程有效还是
1x34=0积分增益全程有效1x34= 1积
只在控制速度为0时才有效
分增益只有在控制速度为0时有效
2. pmac的pid调节
利用pmac提供的pmactuningpro软件对伺服电机进行pid参数整定调节。 pmactuningpro提供了 pid自动整定功能autotuning，但在有负载的情况下，自整定并
不一定能够达到的状态，仍需要手动整定伺服环参数。图4-2为pid参数集成整定
对话框。
pid参数可以由计算或者实验的方法得到，理论计算的方法有一定的缺陷，所以很多 时候还是要利用实验的方法进行现场整的两种信号源是阶跃位置信号和抛物线 速度信号，阶跃响应主要是调节系统的pid参数，而抛物线响应主要是调节系统的动态特 性，包括速度前馈和加速度前馈，通过多次试验，取其值[43]。
以1号电机为例，将其pid参数设置为0，阶跃响应曲线整定曲线如图4-3所示：a)、 b)比例增益kp从200开始逐渐增加，响应时间（rise time)明显缩短，当kp增大到一定 程度时，响应时间又会延长并且出现震荡，取响应时间短时的值作为kp的值。此时， 电机有一定的超调（overshoot)现象，我们加入kd=2kp，超调变为0，响应时间延长， 逐渐减小kd的值，直到响应时间达到b)中的值，如c)所示，已经比较接近理想值。再 给予ki 一个较小值时，超调由0.6%降为0.1%，如d)所示，此时响应时间达到小，带 宽（natural freq)大，超调接近于0,达到系统的理想状态。
抛物线信号响应曲线整定见图4-5，图a)中kvff为零时，伴随误差（图中蓝色线）约 为300cts,伴随误差线与指令速度线同相同位。加入速度前馈，令kvff=10000,可以发现, 此时伴随误差线反向，如图b)。需取其中间值，使伴随误差位于0附近，如图c)所示， 此时伴随误差主要是由系统惯性带来，大误差集中发生抛物线加速度大处，逐渐加入 kaff可以减小这类误差[44]。由于系统存在摩擦，还需要加入适当的摩擦前馈，但摩擦前馈kvff，终结果如图d)所示，大伴随误相等为止，可以根据曲线误差的方向适当调整 差不超过80cts。
本文采摘自“基于pmac的加工中心开放式数控系统研究”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找相关文章！
本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！
相关内容可查阅：主页（加工中心）、产品页（cnc加工中心）、文章页（数控加工中心）