【经验】SMAC LCC控制器在电流环调谐过程中可能遇到的问题和相应的解决办法

时间： 2019-12-14 来源：SMAC

本文以SMAC旗下的LCC控制器为例介绍在电流环调谐过程中可能遇到的问题和相应的解决办法。在开始调优之前，需要将执行器类的配置文件加载到控制器中，这可以在LCC控制中心软件的调整选项卡中完成。

图1 控制器系统框图

调谐的第一步是检查电流环，选择移动响应图上的实际力值和设定力值。电流环的比例常数和积分常数受执行器参数的影响，包括线圈电阻、驱动器电感、电源电压和磁体中线圈的动态带宽等。比例和积分增益可以在调谐选项卡的当前控制回路部分进行调整，如下如所示。配置文件应该填入合理的控制值，然后开始测试并检查响应图。需要观测位置实际值和设定值，力实际值和设定值。当力的实际响应值与力设定值基本一致后，电流环的调谐完成。

在调谐过程中，电流环的共振和限制值可能导致执行器的性能变差。下面分析可能的原因和解决方法：

1.高积分增益引起的电流谐振

由于积分增益相对于比例增益太高，可能会发生电流谐振。在移动一开始，实际力值对设定力值的响应便较差，随后在到达位置后发生谐振。这里可以增加电流环的比例增益或降低电流环的积分增益来解决。

2. 高比例增益引起的电流谐振

当电流控制回路的比例增益过高，也可能发生电流环谐振。如上图所示，主要表现在对设定力值的噪声响应。噪声对最终的位置影响不大。这里可以减小电流比例增益来解决。

3.电流限制

电流限制会导致动态响应性能变差。下图显示的是限制电流下位置移动的动态响应，限制对移动的加速度和减速度具有明显的影响。一般时因为在控制器中填入了最大电流限制值max current limit。这里可以去掉该限制值或减小加速（减速）值。

4.反电动势引起的电流限幅

下图显示了达到执行器速度极限的移动响应曲线。执行器移动时会产生反电动势，反电动势通过降低线圈上的有效电压，从而降低电流。这里可以使用较高电压电源（LCC-10的最大电压为48V）或降低移动速度，通常力常数较小的执行器反电动势较低。

5.理想的电流环

这里给出理想的电流控制环曲线。通过设置正确的参数，可以得到如下的响应曲线，实际力值与设定力值趋向一致。

6. 力偏移

当移动过程结束，力的设定值应为0，否则可以添加力偏移。譬如，增加一个弹簧以产生电机300%额定电流的偏移量。力偏移是电流控制环中目标电流的附件电流。当恒力需要补偿时，力偏移可以在控制回路外产生静力。静力可以由弹簧或执行器的重力产生。需要添加的力偏移量等于设定值为0时要求的差值。在这种情况下，输出偏移值最好设置为300。下图为输出300偏移量的结果曲线。

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