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在控制理论的学习中，很少把重点放在工业现场的基础性常见问题上, 过于专注先进控制理论的数学推导和研究, 而忽略了现场常用的传统控制方法和基本调试步骤。而现场调试的工程师常常抛弃对理论的理解和掌握，放弃系统的分析，完全依赖于自己的经验采用试凑的方法进行调试。

本文将理论知识和实际的应用场景相结合，为大家例举调试中的常见问题，帮助伺服工程师观察和理解现场的实际现象，快速优化伺服控制器。

1.2

比例是大还是小？

问题一

使用一个电机A，不带负载时，如果设置比例增益参数为0.3。通过带有一定的弹性机构连接负载到该电机上，负载和电机的总惯量比空电机大，那么比例参数0.3会会显得太大了，还是太小了呢？

相关信息

由电机驱动的机械系统可以通过所谓的双质点系统进行简化描述。

这两个载荷之间的连接，即耦合，由刚度（c）和阻尼（d）来进行描述。

图 1‑1 双质点系统

在频域中，系统具有以下频率响应：

图 2-2速度控制系统频率响应

两个不同的频率，可以观测到耦合到电机的负载。

• 零点
  

• 极点

过了零点频率，相关负载与电机/系统解耦。这意味着，控制系统不可能在高于零点频率驱动负载，从电机到负载的能量传输断开。较低的线与较高的线相比，较低的级意味着的转动惯量更大。

对于理想的双质点系统，系统的总惯量可以通过锁定转子频率(零点)的左侧读取到。在共振频率右侧，由于负载惯量已经解耦 – 对于控制系统来说只有电机惯量可见。

零点表明在这个频率上存在比当前负载高的多的惯量。负载的运动非常消耗能量 - 它消除了电机的运动。

相反，极点表明似乎系统中存在非常小的惯量。在这种情况下，电机不必为了移动负载使用那么多的能量 – 负载“推动”电机。

简答

通常会认为速度环的比例系统是正比于惯量大小的，但是由于弹性和双质点系统的存在，系统会在特定频率变得不稳定。

由于耦合的弹性，出现谐振频率时，电机面对的惯量比电机本身惯量小得多。此时负载“推动”电机，因此则对应的Kp太大了。

带上负载后机械方面可以增加电机与负载的连接刚性，控制方面可以通过电流环设定值滤波器来消除极点，或者设置合适的Kp来保证系统的稳定。