伺服三环结构框图及其控制模式

1、伺服三环框图
2、C为控制器，A+B是驱动器，伺服电机为执行原件，编码器为检测反馈元件；
3、A框到B框的蓝色信号线里，就是调节控制频率、电压的信号，速度环、电流环的调解器都是频率f电压U调节器；
4、C框为控制器，相当PLC的作用，通过计数器知道伺服当前位置，并根据当期位置输出：启动、减速、匀速、减速、停车等指令；
5、A+B就是驱动器，相当变频器，通过调节频率f电压U，控制伺服的速度、电流和启动停止！
6、伺服电源线上的电流互感器表示电流检测原件，将检测结果回馈给电流环的输入端与给定电流比较，构成电流闭环；
7、编码器检测的脉冲频率数的微分，就是检测脉冲的频率，这个频率就是电机的转速的大小，反馈到速度环的输入端与给定速度比较，构成速度环；
8、编码器检测的脉冲数，表示电机的位移量，与给定指令脉冲数比较，确定判断伺服当前位置，相当于PLC里一个由计数器构成的逻辑判断功能，他不是一个自动控制PID闭环；





1、运动控制的三环；
2、变频器，即驱动器，有电流环和速度环；
3、控制器，即PLC，由计数器构成的位置环，该环不是PID闭环！
4、所谓速度环、电流环就是伺服电机调速电路的速度环、电流环，速度环控制期间，电机为硬特性；电流环控制期间电机呈软铁性！
5、所有伺服，伺服电机的控制就是一个“电机调速电路”，可以是交流电机的变频调速电路，也可以是直流电机的调速电路；
6、那么电机的启动、加速、匀速、减速、停车指令，由位置环产生，或者说由PLC构成的控制器产生；




1、这个图中，是说伺服指令脉冲数（位置）、指令脉冲频率（速度）给定的方式；
2、举例说电子凸轮给定方式、位置给定方式等；
3、所有伺服，不管他是什么型号，什么厂家、国家，伺服的速度环、电流环都在伺服电机的调速电路上！
4、如果是交流电机，肯定是在变频调速电路上！如果是直流电机肯定在直流调压 调速电路上！





1、上边这个三环框图中，A+B就是变频调速度驱动器，有速度环、电流环构成；
2、对比上边的三环图，可以看出变频器就是伺服电机的速度环、电流环，他们的结构框图实质是一样的！
3、或者说A+B就是变频器的闭环框图：





引用 my39366 的回复内容：
……根据指令位置（速度？），结合位置环增益，给出速度，再根据速度环增益，给出需要的电流，最终位置、速度都反应在电流的大小上。……

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1、这是个错误的说法；
2、速度环，保证电机以给定速度运行，这时如果负载重，电机的力矩大电流大；
3、速度环，保证电机以给定速度运行，这时如果负载庆，电机的力矩小电流小；
4、速度环，保证电机以给定速度运行，这时负载大小变化时，电机力矩、电流跟随负载轻重自动变化变化；
2、电流环，保证电机以给定电流、力矩运行，这时如果负载重，电机的速度迅速减小，保持力矩、电流恒定；
3、电流环，保证电机以给定电流、力矩运行，这时如果负载轻，电机的速度迅速增大；保持力矩、电流恒定；
4、电流环，保证电机以给定电流、力矩运行，这时负载大小变化时，电机的速度大小跟随负载轻重自动变化；
5、速度环与电流环自动控制的物理量不同，调节器“调节频率、电压的方向”因负载轻重变化而相反：
1）举例说速度环，负载重时，调节器调高频率、电压；
2）举例说电流环，负载重时，调节器调低频率、电压；
6、所以速度环、电流环的调解器不能同时工作；
5、速度环与电流环自动控制的物理量不同：
1）一个保持电机速度恒定，一个保证电机电流恒定；
2）负载轻重变化，前者保持速度恒定，而电机电流变化，后者保持电机电流恒定，运动体的速度变化：
6、所以速度环、电流环不能同时工作；
7、很多人一下子转不过弯来，他们想，电机有速度，也要有电流，当然是速度环、电流环同时工作的；
8、他们以为：
1）电机的速度来源速度环，速度环不工作就没了速度；
2）电机的电流来源电流环，电流环不工作就没了电流；
9、他们的错误是，没有认识到速度环是控制速度大小的，没有速度环或者速度环不工作时，只是电机速度得不到控制；
10、他们的错误是，没有认识到电流环是控制电流大小的，没有电流环或者电流环不工作时，只是电机电流得不到控制；
11、任何时候，电机速度、电流，只能控制一个，不能两个同时控制！
12、任何时候，电机速度、电流，只能控制一个，不能两个同时控制！所以电流环、速度环不能同时工作！
13、速度闭环控制，电机机械特性硬；
14、电流闭环控制，电机机械特性软；
15、他们各自有各自的用场，举例说
1）在速度闭环时，如果电流过载失速保护，是电流环起的作用，速度环失速；
2）机加工主轴，一般需要速度闭环控制，保持车削速度很定；
3）收放卷控制，一般需要电流闭环恒转矩控制，保证即拉不断，也不会散乱！



1、下来说说伺服控制中的“增益”是什么意思？
2、交流伺服的“增益”，变频调速时，实际就是提高电机的频率-电压曲线的电压；
3、调高增益，会使交流电机在频率一定的情况下电压调高，可以调高力矩曲线，但电机的速度不变，受速度环的控制；
4、调高电压，调高转矩，是在一个合适的区间，超调电压都会适得其反，有经验的人知道，电压超调时，过高、过低都会使电机电流增大，损耗增大、转矩下降！
5、当你需要较高的速度时，你就去速度环设定调高速度，电机速度才会得以提高！不一定要提高增益！


1、所谓位置环的“环”，不是我们说的PID闭环，位置不能像速度大小、电流大小那样通过调节器调节；
2、电机转子、运动体的位置可以用编码器也可以直接用位置检测的方法，所以伺服都有直接位置检测信号的输入接口！
3、所谓运动控制的方式，主要是看运动体的那个运动参数受到控制：
1）力矩控制模式：就是电机电流闭环控制，例如收、放卷控制系统；
2）速度控制模式：就是速度闭环控制模式，例如机加工的主轴速度的控制；
3）位置控制模式：就是运动体的位置控制，例如机加工的车刀进给控制；
4、三种控制模式的差异：
1）力矩控制模式，电机电流大小受控，速度不受控，负载力矩小时，速度就快，反之，负载力矩大时，速度就慢，速度的大小处于被动变化，而电流、力矩是主动变化；
2）速度控制模式，电机的速度大小受到控制，电流不受控，负载力矩小时，电流就小，反之，负载力矩大时，电流就大，电流的大小处于被动变化，而速度是主动变化；
3）位置控制模式，只要是控制运动体的位移或者位置，速度可大可小，电流可大可小，电流、速度的控制为位移或位置的控制而服务，处于协助、协调、服从、需要的位置；
4）三种模式都有电机的“启、停”，唯有位置控制模式，电机的“起、停”与确定的“起点”和“终点”相关，是确定的“起点”“终点”决定了电机的“起停”！

1、伺服速度闭环控制，要防止重载过流故障，所以应该是“速度环+电流环”，电流环起过载保护、失速保护作用；
2、伺服电流闭环控制，要防止空载或轻载飞车事故，所以应该是“电流环+速度环”，速度环起超速保护作用！

1、如果被控机械对速度控制很重要 ，运行时要求恒速，你就用“位置环+速度环（+电流环）”；举例说机床的主轴速度要“恒速”，就用速度闭环调速；

2、如果被控机械对扭矩控制很重要 ，运行时要求恒扭矩，你就用“位置环+电流环（+速度环）”；举例说收、放卷控制，就用电流闭环调速；

3、在用“速度闭环”调速时，由于是硬特性，会出现过载、过流甚至堵转，所以调速电路内部有电流环起保护作用；

4、在用“电流闭环”调速时，由于是软特性，会出现飞车事故，所以调速电路内部有速度环起飞车保护作用；

5、如果启、停，是在规定的位置启停，就要用位置环，所以就有下列组合模式：

1）“位置环+速度环（+电流环）”；（恒速应特性）

2）“位置环+电流环（+速度环）”；（恒扭矩软特性）

6、如果启、停，不是在规定的位置启停，就不用位置环，所以就有下列组合模式：

1）“速度环（+电流环）”；（恒速应特性）

2）“电流环（+速度环）”；（恒扭矩软特性）