2026年03月18日 08:46:47 来源：东莞市宇匠数控设备有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：1
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定。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，取响应时间最短时的值作为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，此时响应时间达到最小，带 宽（Natural Freq)，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，误差集中发生抛物线加速度处，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
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！
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