伺服驅動器的速度環為外環，電流環為內環。通常，電流環的帶寬比速度環高很多，在設計速度控制器時，電流環可等效為一階慣性環節，控制框圖如下：?

一、控制器設計
速度環是一個典型的II型系統，其開環傳遞函數為：?
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對應的bode圖如下：?
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其中，ωcωc是速度環的截止頻率，ωcωc越大，速度環響應越快，抗干擾能力越弱，反之，ωcωc越小，速度環響應越慢，抗干擾能力越強。 從上圖可以看出，ωcωc的上限是電流環的等效截止頻率1Ti1Ti，通常為了整個系統的穩定性，ωcωc的取值要遠小于1Ti1Ti。?
h是斜率為-20dB/dec的中頻段的寬度，稱為中頻寬：?
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中頻寬h的大小對控制系統起著決定性的作用，工程上一般在3~10之間選擇。?
根據(2)式有：?
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因此，選定中頻寬h以后，就能根據(3)式確定速度控制器的積分系數TωTω。

在截止頻率ωcωc附近，開環傳遞函數(1)式可近似為：?

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根據|Go(jωc)|=1|Go(jωc)|=1，可計算出速度環的比例系數：?

二、設計實例
假設被控系統的參數如下：?
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中頻寬h取值為4，再根據閉環幅頻特性峰值最小準則，確定速度環截止頻率ωcωc。?

截止頻率為：?

根據(3)式計算速度環的積分系數為：?

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根據(5)式計算速度環的比例系數為：?

三、慣量辨識
根據(5)式，速度控制器的比例系數與被控系統的轉動慣量成正比，轉動慣量包含電機本身的轉動慣量和負載的轉動慣量，電機的轉動慣量一般可通過電機廠商提供的手冊查詢，而負載的轉動慣量無法直接測量，有些場合負載慣量還是時變的，比如包裝和冶金等行業。?
因此，通過慣量辨識算法辨識出系統的慣量是設計速度控制器的關鍵。慣量辨識通常分為離線辨識和在線辨識。?
離線辨識常見的方法是控制電機按梯形速度命令運轉，根據T=Jω˙T=Jω˙計算出轉動慣量。?
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離線辨識不適合系統慣量時變的場合，或者有些系統不允許單獨進行慣量辨識，針對這些應用，需要在系統正常工作時實時辨識出轉動慣量，并實時更新速度控制器參數，稱為慣量在線辨識。

四、負載觀測器
除了慣量辨識外，影響速度環性能的另一個重要因素是負載的擾動，如下圖所示，在t1t1時刻，當負載TLTL突然增加時，實際速度將有一個明顯的跌落，反之，當負載突然減少時，實際速度將會有一個明顯的上升。?
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這時，如果單純依靠速度控制器去調節，速度恢復的過程將顯得”非常漫長”，為此，伺服驅動器通常會設計負載觀測器，實時估算出負載T^LT^L，并直接加到轉矩給定中，當負載突然增大或減小時，負載觀測器能更快地補償轉矩給定， 讓實際速度更快地恢復到給定值，從而提高速度環的整體性能。?
帶慣量辨識和負載觀測器的速度控制框圖如下：?

五、參考文獻
<<電力拖動自動控制系統>>_陳伯時
<<交流伺服電機及其控制>>_寇寶泉

總結

以上是生活随笔為你收集整理的电机-速度环设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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