无刷电机位置环如何进行加减速控制，以实现速度梯形或S型曲线

叶零霜秋

各位大侠，最近刚接触无刷电机的位置环控制，遇到加减速控制问题，请各位给些建议。

电机最内环为电流环，其次是速度环，外环是位置环；
位置环PI后为速度指令，目前能够位置控制，现在要添加启动和停止过中的加速度控制，有两种思路：

1、干预PI后的速度指令，在加速和减速时进行速度梯度限制；问题是如何在减速过程中，既能保证加速度又能保证位置精度？
2、将终点位置指令按预期曲线分解成一组子指令，在每次PI时逐次更新位置指令，使位置实时跟随；

不知道思路对不对，是否可行，还请做过的前辈传授一下经验，多谢。

18201975434

没做过位置环，不过我看过有人说加前馈，保证位置精度，做出效果你可以来讨论一下

魔人布欧

一般位置环采用的是比例控制+前馈控制的方式，很少用到PI控制的，不过也要具体情况具体分析。

叶零霜秋

魔人布欧 发表于 2019-10-23 15:59
一般位置环采用的是比例控制+前馈控制的方式，很少用到PI控制的，不过也要具体情况具体分析。

多谢指点，在比例控制+前馈控制的基础上，加减速过程如何实现？

叶零霜秋

18201975434 发表于 2019-10-23 12:51
没做过位置环，不过我看过有人说加前馈，保证位置精度，做出效果你可以来讨论一下

多谢版主指点，我先试着做做看吧

魔人布欧

叶零霜秋 发表于 2019-10-23 17:23
多谢指点，在比例控制+前馈控制的基础上，加减速过程如何实现？

这个需要看你的位置运动规划曲线，看你是如何规划的。

叶零霜秋

魔人布欧 发表于 2019-10-23 17:33
这个需要看你的位置运动规划曲线，看你是如何规划的。

位置指令给定后，使速度按照匀加速、匀速、匀减速三段使速度曲线呈梯形运行到指定位置

魔人布欧

叶零霜秋 发表于 2019-10-23 18:42
位置指令给定后，使速度按照匀加速、匀速、匀减速三段使速度曲线呈梯形运行到指定位置

这个可能需要你对运动控制轨迹规划比较熟悉，对于速度按照匀加速、匀速、匀减速运动的轨迹运行，根据位置的导数是速度这一概念，可以知道位置曲线可以由两段抛物线（速度加速、减速阶段）和直线（速度匀速阶段）拼接而成。假设整个过程需要的时间为tf。
（1）匀加速阶段
从t0开始匀加速运动（位移曲线为抛物线）；tb时刻达到最大速度；
（2）匀速阶段
在tb时刻达到最大速度时进行匀速直线运动（位移曲线为直线段）；
（3）匀减速阶段
从tf-tb时刻开始进行匀减速运动，tf时刻减速为零并到达目标位置。
这就是位置曲线的规划，这样你的速度曲线就可以按照匀加速、匀速、匀减速三段进行运动了。（画了图形但是不知道怎么传不上来）你自己可以画一下就知道了。

叶零霜秋

魔人布欧 发表于 2019-10-23 20:06
这个可能需要你对运动控制轨迹规划比较熟悉，对于速度按照匀加速、匀速、匀减速运动的轨迹运行，根据位置 ...

非常感谢大神的耐心回复

另外请问，位置曲线是按照位置环周期逐次更新吗？比如位置环周期为t0，位置曲线从0时刻每隔t0划分至位置曲线末端，每个时刻对应位置曲线上值为该时刻的位置指令，如果位置指令跟随得比较好，测量到的实际位置曲线与输入的位置曲线重合，速度变化就是位置曲线的导数变化。（对应1楼的思路2）

1楼的思路1是，位置指令从开始至结束始终为最终位置（位置曲线为横线）；位置误差=最终位置-当前位置，刚开始是比例控制得到速度指令非常大，但可以进行梯度限制，使其按照指定加速度上升；同理后期也可以干预速度指令使其按照指定减速度下降。

不知道我说的是否清楚，大神所说的应该是指位置曲线实时跟随吧？

魔人布欧

叶零霜秋 发表于 2019-10-23 20:47
非常感谢大神的耐心回复

另外请问，位置曲线是按照位置环周期逐次更新吗？比如位置环周期为 ...

位置指令的更新时间要比你的位置曲线规划点要快，至少不能比他慢，其次你所说的跟随好坏的问题那就要看你的三环控制的性能了，看你调节的好坏了；
最后你所说的限制问题，三环控制中都会加限制，确保出现故障问题。

drf63329272

以当前位置和目标位置的差值为驱动，限最高运行速度，设定最小开始减速的距离；之后分情况，未达到最高运行速度，处于加速阶段，此时规划好加速曲线；达到最高速度后匀速运行； 到达减速区，开始减速，同样规划好减速曲线；

18201975434

叶零霜秋 发表于 2019-10-23 17:23
多谢指点，在比例控制+前馈控制的基础上，加减速过程如何实现？

这个比例控制是比例谐振控制还是单纯比例？

魔人布欧

18201975434 发表于 2020-1-16 08:17
这个比例控制是比例谐振控制还是单纯比例？

我们这边的通用伺服和机器人伺服都是采用的单纯的比例控制。

魔人布欧

魔人布欧 发表于 2020-1-16 11:51
我们这边的通用伺服和机器人伺服都是采用的单纯的比例控制。

控制器取决于你要在哪个坐标轴上进行控制，如果你在alpha beta轴上控制当然要用比例谐振控制器，如果你在DQ轴上控制肯定是要以pi控制器为主谐振或者陷波为辅（注：电流环控制）。

leon_lza

楼主能否给个联系方式，最近我也在弄直流无刷的加减速部分，但是毫无头绪，想请教一下

凌之纱

楼主做出来了吗，可以讲一下吗，遇到点问题

ifd027

位置环控制采用闭环+开环并联的方式。闭环用纯P，不能用I。然后再加一个开环补偿扰动。
这里并联的开环就是前馈

凌之纱

ifd027 发表于 2020-10-16 09:03
位置环控制采用闭环+开环并联的方式。闭环用纯P，不能用I。然后再加一个开环补偿扰动。
这里并联的开环就 ...

想问一下，如果要减速，应该怎么去控制

ifd027

思路2是对的，位置环用纯P，不要用PI

czvmkl

无刷加减速就是不断的改变PWM的占空比