直流伺服电机的速度和位置控制原理

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环和位置环。

1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的输出，我们称为“电流环给定”，然后就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较，两者的差值在电流环内做PID调节，然后输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流。“电流环的反馈”不是编码器的反馈，而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。  

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出或者位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较，两者的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后的输出就是上面讲到的“电流环的给定”。速度环的反馈来自于编码器的反馈值再经过“速度运算器”得到的。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲（通常情况下，直接写数据到驱动器地址的伺服例外），外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器计算，算出的数值再经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分环节）后输出，该输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。位置环的反馈也来自于编码器。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，它采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈都没有任何联系。而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。