一种伺服响应带宽测试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种伺服响应带宽测试方法，包括设置伺服电机的工作模式为位置模式，设置伺服电机的速度环增益和电流环增益；接收来自脉冲发生器的脉冲频率指令；读取伺服电机在脉冲频率指令下的实际转速；根据脉冲频率指令对应的转速和伺服电机的实际转速，得到伺服电机的位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽。本发明专利技术通过设置伺服电机的速度环增益和电流环增益，简化伺服电机的控制环路，使得伺服电机的控制环路仅与位置环增益有关；再通过调整位置环增益，获得超调临界点对应的上升时间，通过该上升时间来反推出位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽，进而可以快速简单准确评估伺服的响应带宽。

A Test Method and System for Servo Response Bandwidth

The invention provides a measurement method of servo response bandwidth, including setting the working mode of servo motor as position mode, setting the speed loop gain and current loop gain of servo motor, receiving pulse frequency instruction from pulse generator, reading the actual speed of servo motor under pulse frequency instruction, and corresponding speed according to pulse frequency instruction and actual speed of servo motor. The position loop bandwidth, speed loop bandwidth and current loop bandwidth of the servo motor are obtained. By setting the speed loop gain and current loop gain of the servo motor, the control loop of the servo motor is simplified, so that the control loop of the servo motor is only related to the position loop gain; and then by adjusting the position loop gain, the rise time corresponding to the overshoot critical point is obtained, through which the position loop bandwidth, the speed loop bandwidth and the current loop bandwidth can be deduced back. Fast, simple and accurate evaluation of servo response bandwidth.

【技术实现步骤摘要】
一种伺服响应带宽测试方法及系统
本专利技术涉及伺服电机
，尤其涉及一种伺服响应带宽测试方法及系统。
技术介绍
在传统伺服响应带宽测试中，一般采用带宽定义的直接法，即注入速度给定或者力矩给定的谐波，检测反馈通道与给定之间的幅值衰减或者以相位90°滞后为标准得到。在上述测试方法中，存在正弦波给定繁琐复杂、耗时等缺点，在有些伺服给定通道内部有滤波器的情况下，检测结果甚至是错误的，特别是电流环带宽，一般拿到的样品，很难得到力矩给定分量的入口，使得测试无法进行。上述内容仅用于辅助理解专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种伺服响应带宽测试方法及系统。一方面，本专利技术实施例提供一种伺服响应带宽测试方法，该伺服响应带宽测试方法包括以下步骤：设置伺服电机的工作模式为位置模式，设置伺服电机的速度环增益和电流环增益；接收来自脉冲发生器的脉冲频率指令；读取所述伺服电机在所述脉冲频率指令下的实际转速；根据所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速，得到所述伺服电机的位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽。优选地，在系统上电初始化，设置伺服电机的工作模式为位置模式，设置伺服电机的速度环增益和电流环增益的所述步骤中，将所述伺服电机的所述速度环增益和所述电流环增益设置为最大值。优选地，所述脉冲频率指令对应的转速为所述伺服电机的额定转速的四分之一。优选地，根据所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速，计算所述伺服电机的位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽的所述步骤包括：绘制所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速之间的波形曲线，其中，所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速之间的闭环传递函数为Kp为位置环增益；根据所述波形曲线，增加所述位置环增益，记录下超调临界点对应的上升时间τend；根据下面的公式计算位置环带宽fpos、速度环带宽fspd和电流环带宽fcur，优选地，在接收来自脉冲发生器的脉冲频率指令的所述步骤之前还包括：将位置环的位置指令滤波参数设置为零。相应地，本专利技术还提供一种伺服响应带宽测试系统，包括：设置模块，用于设置伺服电机的工作模式为位置模式，设置伺服电机的速度环增益和电流环增益；接收模块，用于接收来自脉冲发生器的脉冲频率指令；读取模块，用于读取所述伺服电机在所述脉冲频率指令下的实际转速；计算模块，用于根据所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速，计算所述伺服电机的位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽。优选地，所述设置模块将所述伺服电机的所述速度环增益和所述电流环增益设置为最大值。优选地，所述脉冲频率指令对应的转速为所述伺服电机的额定转速的四分之一。优选地，所述计算模块包括：曲线生成单元，用于绘制所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速之间的波形曲线，其中，所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速之间的闭环传递函数为Kp为位置环增益；分析单元，用于根据所述波形曲线，增加所述位置环增益，记录下超调临界点对应的上升时间τend；带宽计算单元，用于根据下面的公式计算位置环带宽fpos、速度环带宽fspd和电流环带宽fcur，优选地，所述设置模块还用于将位置环的位置指令滤波参数设置为零。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例通过设置伺服电机的速度环增益和电流环增益，简化伺服电机的控制环路，使得伺服电机的控制环路仅与位置环增益有关；再通过调整位置环增益，获得超调临界点对应的上升时间，通过该上升时间来反推出位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽，进而可以快速简单准确评估伺服的响应带宽。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1所示为本专利技术一实施例提供的伺服响应带宽测试方法的流程图；图2所示为脉冲频率指令对应的转速Vcmd和伺服电机的实际转速Vmot之间的波形曲线；图3所示为不同Kp下的脉冲频率指令对应的转速Vcmd和伺服电机的实际转速Vmot之间的波形曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种伺服响应带宽测试方法，参见图1，该伺服响应带宽测试方法包括以下步骤：步骤S1：设置伺服电机的工作模式为位置模式，设置伺服电机的速度环增益和电流环增益；具体地，在本专利技术一实施例中，在初始上电后，将伺服电机的工作模式设置为位置模式，之后将伺服电机的速度环增益和电流环增益调至最大。进一步地，一般电流环增益在出厂时已经调到最佳状态，可以不用再调，仅仅调节速度增益，使内环响应尽量大。通过将速度环增益和电流环增益调至最大，可以将伺服电机的控制环路中的速度环和电流换认为是直通的，因此，可以简化伺服电机的控制环路。步骤S2：接收来自脉冲发生器的脉冲频率指令；具体地，在本专利技术一实施例中，脉冲发生器阶跃发送固定频率的脉冲，以控制伺服电机在该脉冲频率指令下工作。进一步地，为了保证调节器不饱和，令所述脉冲频率指令对应的转速为所述伺服电机的额定转速的四分之一。进一步地，在本专利技术一实施例中，在步骤S2之前还包括：将位置环的位置指令滤波参数设置为零。通过将位置环的位置指令滤波参数设置为零，相当于取消了对来自脉冲发生器的脉冲的滤波，使得伺服电机处于最快响应状态。步骤S3：读取所述伺服电机在所述脉冲频率指令下的实际转速；步骤S4：根据所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速，计算所述伺服电机的位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽。具体地，在本专利技术一实施例中，所述步骤S4包括：步骤S41：绘制所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速之间的波形曲线，其中，所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速之间的闭环传递函数为Kp为位置环增益；步骤S42：根据所述波形曲线，增加所述位置环增益，记录下超调临界点对应的上升时间τend；τ步骤S43：根据下面的公式计算位置环带宽fpos、速度环带宽fspd和电流环带宽fcur，如上所述，由于已将速度环增益和电流环增益调至最大，因此，简化后的伺服电机的控制环路的闭环传递函数为Kp为位置环增益。根据该闭环传递函数，可以绘制控制环路输入量(即脉冲频率指令对应的转速Vcmd)和输出量(伺服电机的实际转速Vmot)之间的波形曲线，如图2所示。图3所示为不同Kp下的波形曲线，通过图3可以看到当Kp逐渐增大时，反馈的波形越来越“陡峭”，上升时间(对应63.2％给定的时间)越来越小，记录下即将超调的点，此点就是不满足公式的临界点，此刻对应上升时间记为τend。进一步地，一般情况下，系统稳定的条件要满足以下公式：位置环带宽<＝1/4速度环带宽；速度环带宽<＝1/4电流环带宽。因此，通过上面得到的上升时间τend本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服响应带宽测试方法，其特征在于，该伺服响应带宽测试方法包括以下步骤：设置伺服电机的工作模式为位置模式，设置伺服电机的速度环增益和电流环增益；接收来自脉冲发生器的脉冲频率指令；读取所述伺服电机在所述脉冲频率指令下的实际转速；根据所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速，得到所述伺服电机的位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽。

【技术特征摘要】
1.一种伺服响应带宽测试方法，其特征在于，该伺服响应带宽测试方法包括以下步骤：设置伺服电机的工作模式为位置模式，设置伺服电机的速度环增益和电流环增益；接收来自脉冲发生器的脉冲频率指令；读取所述伺服电机在所述脉冲频率指令下的实际转速；根据所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速，得到所述伺服电机的位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽。2.根据权利要求1所述的伺服响应带宽测试方法，其特征在于，在系统上电初始化，设置伺服电机的工作模式为位置模式，设置伺服电机的速度环增益和电流环增益的所述步骤中，将所述伺服电机的所述速度环增益和所述电流环增益设置为最大值。3.根据权利要求1所述的伺服响应带宽测试方法，其特征在于，所述脉冲频率指令对应的转速为所述伺服电机的额定转速的四分之一。4.根据权利要求1所述的伺服响应带宽测试方法，其特征在于，根据所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速，计算所述伺服电机的位置环带宽、速度环带宽和电流环带宽的所述步骤包括：绘制所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速之间的波形曲线，其中，所述脉冲频率指令对应的转速和所述伺服电机的实际转速之间的闭环传递函数为Kp为位置环增益；根据所述波形曲线，增加所述位置环增益，记录下超调临界点对应的上升时间τend；根据下面的公式计算位置环带宽fpos、速度环带宽fspd和电流环带宽fcur，5.根据权利要求1所述的伺服响应带宽测试方法，其特征在于，在接收来自脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓光，杨洪江，
申请(专利权)人：深圳市正弦电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44