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一、工作原理

主流的(de)伺服(fu)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)器(qi)均采(cai)用數字信號處理器(qi)（DSP）作(zuo)為(wei)控(kong)(kong)制核心，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)比(bi)較復(fu)雜的(de)控(kong)(kong)制算(suan)法，實(shi)現(xian)數字化、網絡(luo)化和智(zhi)能(neng)(neng)化。功(gong)率器(qi)件普遍采(cai)用以(yi)智(zhi)能(neng)(neng)功(gong)率模塊(kuai)（IPM）為(wei)核心設計的(de)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路,IPM內(nei)部集成了驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路,同時具(ju)有(you)過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓、過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流、過熱、欠壓等故障檢(jian)測(ce)保護電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路,在主回路中(zhong)還加入軟啟動(dong)(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路,以(yi)減(jian)小啟動(dong)(dong)(dong)(dong)過程(cheng)(cheng)對(dui)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)器(qi)的(de)沖擊。功(gong)率驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)單(dan)(dan)元(yuan)首(shou)先通過三(san)(san)相(xiang)(xiang)全橋整(zheng)(zheng)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路對(dui)輸入的(de)三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)或者(zhe)市電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)進行(xing)整(zheng)(zheng)流，得到相(xiang)(xiang)應的(de)直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。經過整(zheng)(zheng)流好的(de)三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)或市電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，再(zai)通過三(san)(san)相(xiang)(xiang)正弦(xian)PWM電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓型逆變器(qi)變頻來驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)三(san)(san)相(xiang)(xiang)永磁(ci)式(shi)同步交(jiao)流伺服(fu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)。功(gong)率驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)單(dan)(dan)元(yuan)的(de)整(zheng)(zheng)個過程(cheng)(cheng)可(ke)以(yi)簡單(dan)(dan)的(de)說就(jiu)是AC-DC-AC的(de)過程(cheng)(cheng)。整(zheng)(zheng)流單(dan)(dan)元(yuan)（AC-DC）主要的(de)拓撲(pu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路是三(san)(san)相(xiang)(xiang)全橋不控(kong)(kong)整(zheng)(zheng)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路。

二、測試平臺

伺(si)服驅動(dong)(dong)器(qi)的(de)測試(shi)平(ping)臺主要有以下幾種(zhong)：采(cai)用(yong)伺(si)服驅動(dong)(dong)器(qi)—電動(dong)(dong)機(ji)互饋對拖的(de)測試(shi)平(ping)臺、采(cai)用(yong)可調模擬負(fu)載(zai)的(de)測試(shi)平(ping)臺、采(cai)用(yong)有執行(xing)電機(ji)而(er)沒(mei)有負(fu)載(zai)的(de)測試(shi)平(ping)臺、采(cai)用(yong)執行(xing)電機(ji)拖動(dong)(dong)固有負(fu)載(zai)的(de)測試(shi)平(ping)臺和(he)采(cai)用(yong)在線測試(shi)方法(fa)的(de)測試(shi)平(ping)臺。

1采用伺服驅(qu)動器—電(dian)動機互饋對拖的測試平臺

這種測(ce)(ce)(ce)試系(xi)(xi)統由四部分(fen)組成，分(fen)別是三相(xiang)PWM整(zheng)流(liu)器、被(bei)(bei)測(ce)(ce)(ce)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器—電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)系(xi)(xi)統、負載(zai)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器—電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)系(xi)(xi)統及上位機(ji)(ji)(ji)，其中兩(liang)臺(tai)電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)通過聯(lian)軸(zhou)器互(hu)(hu)相(xiang)連(lian)接。被(bei)(bei)測(ce)(ce)(ce)電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)工作(zuo)(zuo)于(yu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)狀(zhuang)態(tai)(tai)，負載(zai)電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)工作(zuo)(zuo)于(yu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)狀(zhuang)態(tai)(tai)。被(bei)(bei)測(ce)(ce)(ce)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器—電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)系(xi)(xi)統工作(zuo)(zuo)于(yu)速度(du)閉(bi)環狀(zhuang)態(tai)(tai)，用(yong)來(lai)控(kong)(kong)(kong)制整(zheng)個測(ce)(ce)(ce)試平(ping)臺(tai)的(de)轉(zhuan)(zhuan)速，負載(zai)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器—電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)系(xi)(xi)統工作(zuo)(zuo)于(yu)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)閉(bi)環狀(zhuang)態(tai)(tai)，通過控(kong)(kong)(kong)制負載(zai)電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)來(lai)改變負載(zai)電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)的(de)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)大小，模擬被(bei)(bei)測(ce)(ce)(ce)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)負載(zai)變化，這樣互(hu)(hu)饋(kui)對拖測(ce)(ce)(ce)試平(ping)臺(tai)可以實現速度(du)和轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)的(de)靈活調節，完成各種試驗(yan)功能測(ce)(ce)(ce)試。上位機(ji)(ji)(ji)用(yong)于(yu)監控(kong)(kong)(kong)整(zheng)個系(xi)(xi)統的(de)運行(xing)，根(gen)據試驗(yan)要求向兩(liang)臺(tai)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器發(fa)出(chu)控(kong)(kong)(kong)制指令，同(tong)時接收它們的(de)運行(xing)數(shu)據，并對數(shu)據進行(xing)保存、分(fen)析與顯示。

對于這種測試系統(tong)(tong)，采用(yong)高性(xing)能(neng)的矢量(liang)控制(zhi)方式對被(bei)測電動機(ji)和負載(zai)設備分別進(jin)行速度和轉矩控制(zhi)，即可模擬各種負載(zai)情(qing)況下伺(si)服驅動器(qi)(qi)的動、靜態性(xing)能(neng)，完成對伺(si)服驅動器(qi)(qi)的全(quan)面而準確的測試。但(dan)由于使用(yong)了(le)兩(liang)套(tao)伺(si)服驅動器(qi)(qi)—電動機(ji)系統(tong)(tong)，所以(yi)這種測試系統(tong)(tong)體積龐大，不能(neng)滿(man)足(zu)便攜式的要求，而且系統(tong)(tong)的測量(liang)和控制(zhi)電路也比較(jiao)復雜、成本(ben)也很高。

2采用可(ke)調(diao)模擬負載(zai)的測試平臺

這(zhe)種測(ce)(ce)(ce)試系(xi)統(tong)由三(san)部分組成，分別是被測(ce)(ce)(ce)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器(qi)(qi)—電(dian)動(dong)(dong)機系(xi)統(tong)、可(ke)調模(mo)擬(ni)負(fu)(fu)載(zai)(zai)及上位機。可(ke)調模(mo)擬(ni)負(fu)(fu)載(zai)(zai)如磁粉制(zhi)(zhi)(zhi)動(dong)(dong)器(qi)(qi)、電(dian)力測(ce)(ce)(ce)功機等，它和被測(ce)(ce)(ce)電(dian)動(dong)(dong)機同軸(zhou)相(xiang)連。上位機和數(shu)據采集卡通過(guo)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)可(ke)調模(mo)擬(ni)負(fu)(fu)載(zai)(zai)來(lai)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)負(fu)(fu)載(zai)(zai)轉(zhuan)矩，同時(shi)采集伺(si)服(fu)系(xi)統(tong)的(de)(de)運(yun)行(xing)數(shu)據，并(bing)對(dui)(dui)數(shu)據進行(xing)保存、分析與顯示。對(dui)(dui)于這(zhe)種測(ce)(ce)(ce)試系(xi)統(tong)，通過(guo)對(dui)(dui)可(ke)調模(mo)擬(ni)負(fu)(fu)載(zai)(zai)進行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，也可(ke)模(mo)擬(ni)各種負(fu)(fu)載(zai)(zai)情況下伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器(qi)(qi)的(de)(de)動(dong)(dong)、靜態性能(neng)，完成對(dui)(dui)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器(qi)(qi)的(de)(de)全面而準確的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)試。但這(zhe)種測(ce)(ce)(ce)試系(xi)統(tong)體積(ji)仍然(ran)比較(jiao)大，不能(neng)滿足便(bian)攜式的(de)(de)要求，而且(qie)系(xi)統(tong)的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量和控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)電(dian)路也比較(jiao)復雜(za)、成本也很高。 

3采用有執行電機而沒有負載(zai)的測(ce)試(shi)平臺

這種測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統(tong)(tong)由(you)(you)兩部分(fen)組成(cheng)，分(fen)別是被(bei)測(ce)(ce)伺服(fu)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)器(qi)—電動(dong)(dong)機系(xi)統(tong)(tong)和(he)(he)上(shang)位(wei)(wei)(wei)機。上(shang)位(wei)(wei)(wei)機將速度指令信號發送給伺服(fu)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)器(qi)，伺服(fu)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)器(qi)按(an)照指令開始運行(xing)。在運行(xing)過程中，上(shang)位(wei)(wei)(wei)機和(he)(he)數據(ju)采(cai)集電路(lu)采(cai)集伺服(fu)系(xi)統(tong)(tong)的運行(xing)數據(ju)，并對(dui)數據(ju)進(jin)行(xing)保(bao)存、分(fen)析與(yu)顯(xian)示。由(you)(you)于這種測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統(tong)(tong)中電機不(bu)帶負載，所以(yi)與(yu)前(qian)面兩種測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統(tong)(tong)相(xiang)比(bi)，該系(xi)統(tong)(tong)體(ti)積相(xiang)對(dui)減小(xiao)，而(er)(er)且系(xi)統(tong)(tong)的測(ce)(ce)量和(he)(he)控制電路(lu)也比(bi)較(jiao)簡單，但是這也使得該系(xi)統(tong)(tong)不(bu)能模擬伺服(fu)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)器(qi)的實(shi)際運行(xing)情況。通(tong)常情況下，此類測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統(tong)(tong)僅用于被(bei)測(ce)(ce)系(xi)統(tong)(tong)在空(kong)載情況下的轉速和(he)(he)角位(wei)(wei)(wei)移的測(ce)(ce)試(shi)，而(er)(er)不(bu)能對(dui)伺服(fu)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)器(qi)進(jin)行(xing)全面而(er)(er)準確的測(ce)(ce)試(shi)。 

4采(cai)用執行電(dian)機(ji)拖動(dong)固有(you)負載的測試平臺

這種測試系統由(you)三(san)部(bu)分(fen)組(zu)成，分(fen)別(bie)是被測伺服(fu)驅動(dong)器—電動(dong)機(ji)系統、系統固有負載及(ji)上(shang)位機(ji)。上(shang)位機(ji)將速度指(zhi)令信號發送給伺服(fu)驅動(dong)器，伺服(fu)系統按照指(zhi)令開始(shi)運(yun)行(xing)。在運(yun)行(xing)過(guo)程中(zhong)，上(shang)位機(ji)和數據(ju)采集電路采集伺服(fu)系統的運(yun)行(xing)數據(ju)，并對數據(ju)進行(xing)保存、分(fen)析與顯示。 

對(dui)于這種測(ce)(ce)試(shi)(shi)系統，負(fu)載(zai)采(cai)用被測(ce)(ce)系統的固有(you)負(fu)載(zai)，因(yin)此測(ce)(ce)試(shi)(shi)過程貼近(jin)于伺服驅(qu)動器的實際工作情況，測(ce)(ce)試(shi)(shi)結(jie)果比較準確。但由于有(you)的被測(ce)(ce)系統的固有(you)負(fu)載(zai)不方(fang)(fang)便從(cong)裝備上移走，因(yin)此測(ce)(ce)試(shi)(shi)過程只能(neng)在裝備上進行，不是很方(fang)(fang)便。

5采用在線測試(shi)方法(fa)的測試(shi)平臺

這(zhe)種(zhong)測(ce)(ce)(ce)(ce)試系統只有數(shu)據(ju)采集系統和數(shu)據(ju)處理單(dan)元。數(shu)字采集系統將伺(si)(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器在(zai)裝備(bei)中(zhong)(zhong)的(de)實(shi)時運(yun)行(xing)(xing)狀(zhuang)態(tai)信號進行(xing)(xing)采集和調理，然后(hou)送給數(shu)據(ju)處理單(dan)元供(gong)其進行(xing)(xing)處理和分析，最(zui)終(zhong)由數(shu)據(ju)處理單(dan)元做(zuo)出測(ce)(ce)(ce)(ce)試結(jie)論。由于(yu)采用在(zai)線(xian)測(ce)(ce)(ce)(ce)試方(fang)法，因(yin)此(ci)這(zhe)種(zhong)測(ce)(ce)(ce)(ce)試系統結(jie)構比較(jiao)簡單(dan)，而且(qie)不(bu)用將伺(si)(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器從(cong)裝備(bei)中(zhong)(zhong)分離出來，使測(ce)(ce)(ce)(ce)試更加便利。此(ci)類(lei)(lei)測(ce)(ce)(ce)(ce)試系統完全根(gen)據(ju)伺(si)(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器在(zai)實(shi)際運(yun)行(xing)(xing)中(zhong)(zhong)進行(xing)(xing)測(ce)(ce)(ce)(ce)試，因(yin)此(ci)測(ce)(ce)(ce)(ce)試結(jie)論更加貼近實(shi)際情況(kuang)。但是由于(yu)許多伺(si)(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器在(zai)制造和裝配(pei)方(fang)面的(de)特(te)點(dian)，此(ci)類(lei)(lei)測(ce)(ce)(ce)(ce)試系統中(zhong)(zhong)的(de)各(ge)種(zhong)傳感器及信號測(ce)(ce)(ce)(ce)量元件的(de)安裝位置很難選擇。而且(qie)裝備(bei)中(zhong)(zhong)的(de)其它(ta)部分如果出現故障(zhang)，也會給伺(si)(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器的(de)工(gong)作狀(zhuang)態(tai)造成(cheng)不(bu)良(liang)影(ying)響，最(zui)終(zhong)影(ying)響其測(ce)(ce)(ce)(ce)試結(jie)果。

三、有關參數

位置比例增益

1、設定(ding)位置環調節器的比例增益；

2、設置(zhi)值越(yue)大，增益(yi)越(yue)高，剛度越(yue)大，相同(tong)頻率(lv)指令(ling)脈沖(chong)條件下，位(wei)置(zhi)滯后量越(yue)小。但數值太(tai)大可能會引(yin)起振蕩(dang)或(huo)超調；

3、參(can)數(shu)數(shu)值由具體(ti)的伺服(fu)系統型號和負載情況(kuang)確定。

位置前饋增益

1、設定位置環(huan)的(de)前饋增益；

2、設定值越(yue)大時，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置(zhi)滯(zhi)后(hou)量越(yue)小(xiao)；

3、位(wei)置(zhi)環(huan)的前饋增益大，控制系(xi)統的高速(su)響應(ying)特性(xing)提高，但會使(shi)系(xi)統的位(wei)置(zhi)不穩(wen)定，容易產生振(zhen)蕩；

4、不(bu)需要(yao)很高的(de)響應特性時(shi)，本(ben)參數通常設(she)為0表(biao)示(shi)范(fan)圍：0~100%。

速度比例增益

1、設定(ding)速(su)度調節器(qi)的比(bi)例增益；

2、設置(zhi)值(zhi)越(yue)(yue)(yue)大(da)(da)，增益(yi)越(yue)(yue)(yue)高，剛度(du)越(yue)(yue)(yue)大(da)(da)。參數數值(zhi)根據具(ju)體的伺服驅動系(xi)統(tong)型(xing)號和(he)負(fu)載(zai)(zai)值(zhi)情況確定。一般情況下，負(fu)載(zai)(zai)慣量越(yue)(yue)(yue)大(da)(da)，設定值(zhi)越(yue)(yue)(yue)大(da)(da)；

3、在系統(tong)不產生振蕩的(de)條件(jian)下，盡量設定較大(da)的(de)值。

速度積分時間常數

1、設定速度調節器(qi)的(de)積分(fen)時(shi)間常數；

2、設置值(zhi)越(yue)(yue)小，積(ji)分速度越(yue)(yue)快。參數數值(zhi)根據具體(ti)的伺服驅動系統型號(hao)和負(fu)載(zai)情況確定。一般情況下，負(fu)載(zai)慣量越(yue)(yue)大(da)，設定值(zhi)越(yue)(yue)大(da)；

3、在系(xi)統不產生振蕩的(de)條件下(xia)，盡(jin)量設定較小的(de)值(zhi)。

速度反饋濾波因子

1、設(she)定速度(du)反饋(kui)低通濾波器(qi)特性；

2、數值越大，截止頻(pin)率越低，電(dian)機(ji)產生的噪音越小(xiao)。如果(guo)負載慣量很大，可(ke)以(yi)適當減小(xiao)設定值。數值太大，造成響應變慢(man)，可(ke)能會引(yin)起振(zhen)蕩(dang)；

3、數值(zhi)越小(xiao)，截止頻率越高，速度(du)反饋響(xiang)應(ying)越快。如果需要較高的速度(du)響(xiang)應(ying)，可(ke)以適當減小(xiao)設定值(zhi)。

最大輸出轉矩設置

1、設置伺服電(dian)機的(de)內部轉矩限(xian)制值；

2、設置值是額定轉矩的百分比；

3、任何(he)時候，這個限制都有效定(ding)位完成范圍(wei)；

4、設(she)定位置控制(zhi)方式下定位完成脈沖范圍；

5、本(ben)參數(shu)提供了位(wei)(wei)置控(kong)制方式下驅動(dong)器判(pan)斷是否完(wan)(wan)成定位(wei)(wei)的依據，當位(wei)(wei)置偏(pian)差計數(shu)器內的剩余脈沖數(shu)小于或(huo)等(deng)于本(ben)參數(shu)設(she)定值時，驅動(dong)器認為(wei)定位(wei)(wei)已完(wan)(wan)成，到位(wei)(wei)開關信號(hao)為(wei) ON，否則為(wei)OFF；

6、在位置(zhi)控制方式(shi)時，輸(shu)出位置(zhi)定(ding)位完成信號，加減速(su)時間常(chang)數(shu)；

7、設置(zhi)值是表示電(dian)機從0~2000r/min的(de)加速(su)時間(jian)(jian)或從2000~0r/min的(de)減(jian)速(su)時間(jian)(jian)；

8、加減速特性是線性的到達速度范圍；

9、設置到達速度；

10、在非(fei)位置控制方(fang)式(shi)下，如果電(dian)機速(su)度超過(guo)本設定值(zhi)，則速(su)度到達(da)開關(guan)信號為ON，否則為OFF；

11、在位置控制方式下，不用(yong)此參數；

12、與旋轉方向無關。

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