伺服三环结构框图及其控制模式

伺服控制示意图分析在数控机床维修中的应用现代数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，而且是三环控制。

由里向外分别是电流环、速度环、位置环。

图1为典型的全闭环伺服系统控制方式示意图。

图1典型的全闭环伺服系统控制方式示意图通常，电流反馈由电流互感器或串在电动机电源上的电流检测器构成；速度反馈由测速电机或电机编码器构成；位置反馈由光栅尺、磁栅或旋转编码器构成。

在遇到机床各进给轴或主轴运动故障时，依据图1所示控制流程，并巧用交换法或排除法，可以判断大部分反馈或与反馈有关的前向通道的控制故障以及部分机械传动方面的故障。

以下通过我厂几台设备的故障实例来进行分析。

一、SA6/3000三米数控外圆磨床X轴、TZ2916数控镗铣床B轴产生轨迹误差监控报警SA6/3000三米数控外圆磨床采用FAGOR8055数控系统，其故障现象是：手动移动X轴时，该轴高速移动，然后报警。

但是在利用操作面板上的1μm按键移动时，X轴平稳移动，但不停止，且跟随误差始终为1μm。

由此可推断，驱动装置及伺服电机均正常，由于跟随误差不能随X轴移动而消除，可大概确定无位置反馈信号。

至于故障现象，可以通过图1得到解释，由图1可知Δθ=θr-θf，手动移动X轴时，θf为0，θr不断增大，则Δθ不断增大，Vr=Kθ*Δθ就变得很大，造成电机快速移动，直至Δθ超出允许值，产生轨迹误差监控报警。

若用1μm按键移动时，由于Δθ=θr=1μm，可知跟随误差始终不变，Vr=Kθ*Δθ= Kθ/100，因而X轴能平稳移动，且Δθ也未超出误差允许值，机床不会报警。

将Z轴位置编码器与X轴位置编码器互换后，X 轴恢复正常，Z轴出现相同故障，因而确定X轴位置编码器出故障。

同理，TZ2916数控镗铣床B轴是在厂方数控机床维修员维修B轴工作台齿圈时，出现B轴轨迹误差监控报警，运用上述方法，确定B 轴旋转编码器可能出故障。

经过向其修理人员询问，才知他们为了数控机床维修方便，将编码器拆了下来，但又想让B轴转动，便于数控机床维修，因此发生了此故障。

伺服电机三环（电流环、速度环、位置环）控制原理及参数调节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、位置环。

1、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”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“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调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后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后的值经过“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的计算后的数值在经过位置环的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，他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。

进一步参考：伺服电机三环控制系统：https:///u013528298/article/details/80421244谈谈PID各自对差值调节对系统的影响：1、单独的P（比例）就是将差值进行成比例的运算，它的显著特点就是有差调节，有差的意义就是调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有残差，残差具体值您可以通过比例关系计算出。

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、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的输出，称为“电流环给定”，“电流环给定”和“电流环反馈”两者的值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机每相的相电流，“电流环反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相上的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）的反馈信号。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后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后的值经过“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的计算后的数值在经过位置环的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，他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。

PID 各自对差值调节对系统的影响：1、单独的P（比例）就是将差值进行成比例的运算，它的显著特点就是有差调节，有差的意义就是调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有残差，残差具体值您可以通过比例关系计算出。

增加比例将会有效减小残差并增加系统响应，但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。

2、单独的I（积分）就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比，大家不难理解，如果差值大，则积分环节的变化速度大，这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数，积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快，所以同样如果增大积分速度（也就是减小积分时间常数）将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的震荡过程。

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、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“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。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，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”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他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。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

伺服系统三环独立控制上海分公司技术组：徐少华一概述伺服系统在控制部分分为三个闭环，按照由里及外分别为：电流环、速度环、位置环，控制结构框图如下(以半闭环为例)：在三环控制结构里，一般情况下，我们都是以位置作为我们的最终控制对象，但是在某些特殊的情况下，我们需要将速度、扭距(和电流成正比关系)作为我们的最终控制对象，本文主要阐述三环独立控制的主要思路和调试注意点。

1、位置控制在伺服控制中，位置是最常用的控制对象，按照检测数据来源不同，可以分为全闭环和半闭环结构。

这种控制方式是利用伺服软件直接实现，也是在伺服应用中最为常用的控制形式，这里不作详细讨论。

2、速度控制将伺服电机进行速度控制，往往应用在某些车削中心的动力刀架上；此外在某些机床上需要提供恒速转台，此时就需要对伺服电机进行速度控制。

实现速度控制，主要使用PMC轴的速度控制来实现。

具体实现思路如下：选用轴控制指令10H(EC0g~EC6g)为速度控制方式，速度指令由PMC轴指令接口EIF0g~EIF15g给入，调速指令可以通过S代码的译码转换。

注意细节如下：速度指令值为正或负，控制速度旋转的方向；新指令的读入需要翻转轴控制指令读取信号EBUFg；速度控制的对象为伺服电机，因此，如果电机和转台或刀具之间有减速比，需要将电机转速和减速比一起考虑，换算出实际转台或刀具的控制速度；此外，伺服处于速度控制下时，位置环脱开，所以从速度控制切换至位置控制，首先需要进行参考点返回操作，以确立正确的坐标系。

3、扭距控制在一些生产加工中，如：造纸行业的卷纸轴，卷纸的扭距要求是恒定的，此外，在某些专机上，辅助加装零件时也需要外加恒定扭距。

此时就需要对于驱动该轴的电机实行恒扭距控制。

实现恒扭距控制，主要使用PMC轴的扭距控制功能。

具体的实现思路如下：将轴控制指令EC0g~EC6g设定为11H：扭距控制方式，最大进给速度指令由PMC轴指令接口EIF0g~EIF15g给入，扭距数据由EID0g~EID31g。

伺服电机三环控制系统调节方法
随着工业自动化程度的不断提高，伺服控制技术、电力电子技术和微电子技术的快速发展，伺服运动与控制技术也在不断走向成熟，电机运动控制平台作为一种高性能的测试方式已经被广泛应用，人们对伺服性能的要求也在不断提高。

 一、三环控制原理
 1、首先是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

 2、第二环是速度环，通过检测的伺服电机编码器的信号来进行负反馈
PID 调节，它的环内PID 输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包合了速皮环和电流环，换句话说任何棋式都必须使用电流环，电流环是控制的跟本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流（转矩）的控制以达到对速度和位置的相应控制。

 3、第三环是位置环，它是最外环，可认在驱动器和伺服电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建，要根据实际情况来定。

由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制模式下系统进行了所有 3 个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。

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、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“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。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，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”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他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。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

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、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“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。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，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”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他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。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

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、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“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。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，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”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他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。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

1、伺服三环框‎图2、C为控制器‎，A+B是驱动器‎，伺服电机为‎执行原件，编码器为检‎测反馈元件‎；3、A框到B框‎的蓝色信号‎线里，就是调节控‎制频率、电压的信号‎，速度环、电流环的调‎解器都是频‎率f电压U‎调节器；4、C框为控制‎器，相当PLC‎的作用，通过计数器‎知道伺服当‎前位置，并根据当期‎位置输出：启动、减速、匀速、减速、停车等指令‎；5、A+B就是驱动‎器，相当变频器‎，通过调节频‎率f电压U‎，控制伺服的‎速度、电流和启动‎停止！6、伺服电源线‎上的电流互‎感器表示电‎流检测原件‎，将检测结果‎回馈给电流‎环的输入端‎与给定电流‎比较，构成电流闭‎环；7、编码器检测‎的脉冲频率‎数的微分，就是检测脉‎冲的频率，这个频率就‎是电机的转‎速的大小，反馈到速度‎环的输入端‎与给定速度‎比较，构成速度环‎；8、编码器检测‎的脉冲数，表示电机的‎位移量，与给定指令‎脉冲数比较‎，确定判断伺‎服当前位置‎，相当于PL‎C 里一个由‎计数器构成‎的逻辑判断‎功能，他不是一个‎自动控制P‎I D闭环；1、运动控制的‎三环；2、变频器，即驱动器，有电流环和‎速度环；3、控制器，即PLC，由计数器构‎成的位置环‎，该环不是P‎I D闭环！4、所谓速度环‎、电流环就是‎伺服电机调‎速电路的速‎度环、电流环，速度环控制‎期间，电机为硬特‎性；电流环控制‎期间电机呈‎软铁性！5、所有伺服，伺服电机的‎控制就是一‎个“电机调速电‎路”，可以是交流‎电机的变频‎调速电路，也可以是直‎流电机的调‎速电路；6、那么电机的‎启动、加速、匀速、减速、停车指令，由位置环产‎生，或者说由P‎L C构成的‎控制器产生‎；1、这个图中，是说伺服指‎令脉冲数（位置）、指令脉冲频‎率（速度）给定的方式‎；2、举例说电子‎凸轮给定方‎式、位置给定方‎式等；3、所有伺服，不管他是什‎么型号，什么厂家、国家，伺服的速度‎环、电流环都在‎伺服电机的‎调速电路上‎！4、如果是交流‎电机，肯定是在变‎频调速电路‎上！如果是直流‎电机肯定在‎直流调压调速电路上‎！1、上边这个三‎环框图中，A+B就是变频‎调速度驱动‎器，有速度环、电流环构成‎；2、对比上边的‎三环图，可以看出变‎频器就是伺‎服电机的速‎度环、电流环，他们的结构‎框图实质是‎一样的！3、或者说A+B就是变频‎器的闭环框‎图：引用 my393‎66 的回复内容‎：……根据指令位‎置（速度？），结合位置环‎增益，给出速度，再根据速度‎环增益，给出需要的‎电流，最终位置、速度都反应‎在电流的大‎小上。

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、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“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。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，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”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他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。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

伺服三环结构框图及其控制模式1、伺服三环框图2、C为控制器，A+B是驱动器，伺服电机为执行原件，编码器为检测反馈元件；3、A框到B框的蓝色信号线里，就是调节控制频率、电压的信号，速度环、电流环的调解器都是频率f电压U调节器；4、C框为控制器，相当PLC的作用，通过计数器知道伺服当前位置，并根据当期位置输出：启动、减速、匀速、减速、停车等指令；5、A+B就是驱动器，相当变频器，通过调节频率f电压U，控制伺服的速度、电流和启动停止！6、伺服电源线上的电流互感器表示电流检测原件，将检测结果回馈给电流环的输入端与给定电流比较，构成电流闭环；7、编码器检测的脉冲频率数的微分，就是检测脉冲的频率，这个频率就是电机的转速的大小，反馈到速度环的输入端与给定速度比较，构成速度环；8、编码器检测的脉冲数，表示电机的位移量，与给定指令脉冲数比较，确定判断伺服当前位置，相当于PLC里一个由计数器构成的逻辑判断功能，他不是一个自动控制PID闭环；1、运动控制的三环；2、变频器，即驱动器，有电流环和速度环；3、控制器，即PLC，由计数器构成的位置环，该环不是PID闭环！4、所谓速度环、电流环就是伺服电机调速电路的速度环、电流环，速度环控制期间，电机为硬特性；电流环控制期间电机呈软铁性！5、所有伺服，伺服电机的控制就是一个“电机调速电路”，可以是交流电机的变频调速电路，也可以是直流电机的调速电路；6、那么电机的启动、加速、匀速、减速、停车指令，由位置环产生，或者说由PLC构成的控制器产生；1、这个图中，是说伺服指令脉冲数（位置）、指令脉冲频率（速度）给定的方式；2、举例说电子凸轮给定方式、位置给定方式等；3、所有伺服，不管他是什么型号，什么厂家、国家，伺服的速度环、电流环都在伺服电机的调速电路上！4、如果是交流电机，肯定是在变频调速电路上！如果是直流电机肯定在直流调压调速电路上！1、上边这个三环框图中，A+B就是变频调速度驱动器，有速度环、电流环构成；2、对比上边的三环图，可以看出变频器就是伺服电机的速度环、电流环，他们的结构框图实质是一样的！3、或者说A+B就是变频器的闭环框图：引用my39366 的回复内容：……根据指令位置（速度？），结合位置环增益，给出速度，再根据速度环增益，给出需要的电流，最终位置、速度都反应在电流的大小上。

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、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“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。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，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”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他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。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

伺服系统的3个控制与3个环伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。

今天，让我们一起来详细了解伺服控制的3个控制方式和3个环控制。

1伺服系统组成（自上而下）控制器：PLC，变频器，运动控制卡等其他控制设备，也称为上位机；伺服驱动器：沟通上位机和伺服电机，作用类似于变频器作用于普通交流马达。

伺服电机：执行设备，接受来自驱动器的控制信号；机械设备：将伺服电机的圆周运动（或直线电机的直线运动）转换成所需要的运动形式；各类传感器和继电器：检测工业控制环境下的各种信号送给上位机或驱动器做为某些动作的判断标准。

2伺服控制方式三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。

速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。

▶如果对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。

▶如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用速度或位置模式比较好。

▶如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。

▶如果本身要求不是很高，或者基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。

对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。

如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。

如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么做。

一般说驱动器控制的好坏，有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。

当转矩控制或速度控制时，通过脉冲发生器给它一个方波信号，使电机不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时频率的高低，就能说明控制的好坏了，一般电流环能做到1000HZ 以上，而速度环只能做到几十赫兹。

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、位置环。

1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“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。

电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。

速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

速度环控制包含了速度环和电流环。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，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”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。

位置环的反馈也来自于编码器。

位置控制模式下系统进行了3个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他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。

三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。