基于ESVIEW3.2.1的PRONET伺服驱动器PID调试

一、三闭环控制的伺服系统

在伺服驱动器中，往往采用三闭环的控制方式来控制伺服的运行。如图所示：

市面上常见的交流伺服系统具有电流反馈，速度反馈和位置反馈的三闭环结构形式，其中电流环和速度环为内环（局部环），位置环为外环（主环）。电流环的作用是使电机绕组电流实时、准确的跟踪电流指令信号，限制电枢电流在动态过程中不超过最大值，使系统有足够大的加速转矩和实时性，但是电流环的处理时间十分短暂，只能通过电路元器件来进行控制。速度环的作用是增强系统的抗负载扰动的能力，抑制速度波动，实现稳态无静差。位置环的作用是保证系统静态精度和动态跟踪的性能，这直接关系伺服系统的稳定性和能否高性能运行。通常来说，我们调节一台伺服的PID参数时，我们只调节速度环和位置环。

二、PID控制器基本概念

那么PID到底是什么呢。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

比例（P）控制

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。

当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。比例控制可以决定系统的响应速度，如果比例系数过大，会产生震荡，就是俗称刚性过强。

积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到接近于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后几乎无稳态误差。

微分（D）控制

在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

三、ESVIEW3.2.1界面介绍

在实际调节PRONET系列伺服电机时，我们会用到ESVIEW软件，下面我们来基本介绍下该软件的界面。

打开主界面：

我们可以看到，主界面和我们平常使用的软件基本一致，顶端一栏是菜单，左边是树状结构菜单，中间是主画面。下面我们一一介绍菜单栏图标的含义：

图例 示波器，可以采集波形图像 监视设定 Jog模式 报警信息

我们在手动整定参数的时候，需要用到“手动参数整定”的功能：

说明 连接，软件连接到PRONET系列伺服电机或者采用离线连接 断开连接

打开之后，我们可以看到如下的界面：

该界面中，左边是参数设定窗口，右边是波形采集窗口。我们可以在“测试参数”下的窗口中设置测试运行距离，重复时间，运行速度等参数。通过设定“测试参数”下的参数，我们可以大致模拟电机在实际运行中的运行状态。“伺服参数”下可以设定PID参数，其中有很多参数我们不需要设定和改变，我们需要调节的参数有“速度环增益”，“速度环积分时间”，“位置环增益”。通常来说，对于跟随精度要求并不特别高的情况，我们只需要调节这三个参数。需要注意，一组PID参数往往只能针对一种负载情况。所以在调节前，最好将电机接上负载。

四、ESVIEW3.2.1连接PRONET

在调节前，我们需要将ESVIEW连接PRONET。这里我们用到485串口进行连接。首先是硬件连接。对于PC来说，我们可能需要USB转485的转换器，PC通过转换器与PRONET相连。对于PRONET来说，我们需要根据不同的型号，找到485接口，并将对应的接口接到我们的转换器上，详细可以参见图示（以ProNet-02AEA-EC为例）：