分享一个运动控制器带伺服马达作随动的半成品的运行情况

coleyao

  分享一个运动控制器的半成品的视频，做过步进电机PID控制和温度PID控制，本来以为做伺服电机随动的运动控制器是手到擒来，没想到还是费了很多周折（伺服电机驱动器MR-J2S-40A和电机是三菱的，运动控制器的单片机是stm32F103）：
    一、一开始，板子焊好，写好程序，排除掉编译错误后运行发现马达只能往一边运行，并且零位时有蠕动现象，这个找马达驱动器资料，上官网（这里编码器的差分驱动转单端驱动是个坑）；
    二、解决了马达只能单方向转动和零位蠕动之后发现，用EXcel数据表仿真好的PID参数实际运行时完全不对，具体表现是运行跟随模式时可以较好地跟随，但本应静止时高速抖动，并且一开机就会抖动，感觉像自激，但是和仿真结果不符，找不到原因(思路:读取一路编码器，计算其位置和速度，再读取另外一路编码器的位置和速度，让一路编码器的位置始终跟随另一路编码器的位置，误差越小越好，按理说只要做位置PID伺服就可以了，结果使用Excel表格数据仿真效果较理想如附图，但实际运行时马达运动时正常，本应静止的时候却总是剧烈抖动，仿真与实际运行完全不符，有谁知道原因的，麻烦告知一下，虽然我不一定听得懂)；
    三、最终只能改变PID调节策略，由单独的位移PID伺服改成位移PID伺服加上速度PID伺服双重PID伺服，改完后效果如附件内动画所示（驱动器上后2-3位数闪是因为马达自带的编码器线数很高，是131072脉冲每圈）。
以上作为一个阶段笔记，也是想感慨一下每一个小东西看起来简单，其实或多或少都有它的独特的难点需要花时间和精力去克服！
  另外，附件中mp4文件没有转成gif文件是因为转换后文件太大，传不上来，最终只能压缩后传附件！

coleyao

   经过一段时间的调试，马达跟踪效果有了明显改善，还是传一个小体积的录像展示一下随动效果，见附件所示，有兴趣的可以下载了看看！

coleyao

kinsno 发表于 2018-12-2 22:20
这个东西有啥用啊，你这个用来搞步进这种开环的挺好，但伺服本身就是闭环，你搞它的意义何在，我有点不明 ...

  手上的是编码器，马达跟着手上的编码器转动，两者转速相同，用于马达同步，这个机械结构应该也能实现，通过电路和程序实现，应该是灵活性更好吧!运动控制器是用来发脉冲控制伺服电机的，本来伺服电机应该是三种脉冲方式都可以的，因为我以前搞过步进电机，对步进电机控制方式比较熟悉，所以先搞兼容步进电机控制的这一种方式，另外还有正负脉冲和编码器脉冲方式后面看有没有必要用。
  还有，以前没有用过伺服电机，所以不想花太多时间，我的想法是用伺服电机驱动器默认的参数，用运动控制器这边的PID参数，实现伺服马达平稳运行。看起来简单，实际跑起来问题还是蛮多的：位移精度能否达到（运动中的位置差）？跟随精度是否达到（运动中两者的时间差）？运行和静止时是否稳定（参数没调好时会有抖动，有的轻微抖动，有的抖动很大，甚至还有出现过马达驱动器报超速的）？  要想几个指标都很满意，难度还是蛮高的。理论上反馈越强，位移精度和跟随精度越高，但是我现在的负反馈系数只试到150左右，刚开始50000也是可以运行的，后来整理了一下代码，1000的负反馈系数都上不去了，这些有时间的话还要仔细推敲！

kinsno

coleyao 发表于 2018-12-2 21:53
经过一段时间的调试，马达跟踪效果有了明显改善，还是传一个小体积的录像展示一下随动效果，见附件所示 ...

这个东西有啥用啊，你这个用来搞步进这种开环的挺好，但伺服本身就是闭环，你搞它的意义何在，我有点不明白。。
PS：你手上捏个啥东西啊，是电机吗？ 你这种测试，应该还要测试实际电机输出和你手上这个输出之间的时间差吧。。

kinsno

nibia 发表于 2018-11-23 08:11
一般伺服驱动器跟随 编码器输入，会滞后多少？

这个估计只有专业的伺服驱动人员知道了吧，滞后是必然的。。就看滞后几秒了。

holdkcsxym

下载看看，这个要设置好驱动器的参数。

carefree1986

nibia 发表于 2018-11-23 08:11
一般伺服驱动器跟随 编码器输入，会滞后多少？

可以做的很好的，就看伺服的性能和伺服的参数了

coleyao

jswd0810 发表于 2018-11-23 10:39
静止时剧烈抖动是不是因为你的伺服刚性调得太大了，你可以把伺服的位置增益和速度增益调小一点，像安川的伺 ...

  伺服大多数参数用的默认参数，没有调整，另外也不想调低刚性，避免发生其它如随动性能变差等情形。

coleyao

colinzhao 发表于 2018-11-23 09:00
本身伺服已经有PID ，还外部来个PID有什么作用呢？若是补偿用，那就随便调就好了，速度慢就行，这涉及稳定 ...

  只借用驱动器的电流伺服，另外两个位置伺服和速度伺服无视电机驱动器本身的伺服，由运动控制器控制，电机驱动器调成兼容步进电机的方向+脉冲控制方式,主要目的是用控制器取代PLC，并没有想做驱动器，另外虽然三菱电机驱动器可以直接使用编码器跟随方式，但切换不方便，还是带一个运动控制器或PLC使用起来更方便些.

coleyao

marshallemon 发表于 2018-11-23 09:01
静止时不发脉冲，电机还会抖动？

  伺服电机和不带编码器反馈的步进电机不同，停止时是不间断地正反转的，因为正反转的脉冲少并且慢（伺服调好后应该是正负一个脉冲，并且静止时脉冲频率应该尽量低），看起来像是静止一样。

marshallemon

coleyao 发表于 2018-11-23 08:52
stm32做的运动控制器，只发脉冲，控制运行方向，不是电机驱动器。

静止时不发脉冲，电机还会抖动？

colinzhao

本身伺服已经有PID ，还外部来个PID有什么作用呢？若是补偿用，那就随便调就好了，速度慢就行，这涉及稳定性的问题，零极点，但事实上不知道伺服的带宽，所以靠调。

coleyao

marshallemon 发表于 2018-11-23 08:46
怎么控制的电机？直接使用STM32做的伺服驱动器控制的电机？

stm32做的运动控制器，只发脉冲，控制运行方向，不是电机驱动器。

marshallemon

怎么控制的电机？直接使用STM32做的伺服驱动器控制的电机？

coleyao

nibia 发表于 2018-11-23 08:27
怎么做到3楼跑2楼上面去的

  附加选项里有个回帖倒序排列

nibia

怎么做到3楼跑2楼上面去的

coleyao

nibia 发表于 2018-11-23 08:11
一般伺服驱动器跟随 编码器输入，会滞后多少？

  没有具体测量，有空我弄两个大点的数组，把实际运行的编码器数据在调试方式下显示出来看看就知道滞后量和差异量了，Excel仿真数据看起来还是很好的，大概不到千分之一圈的样子。

nibia

一般伺服驱动器跟随 编码器输入，会滞后多少？