直流伺服電機的速度和位置控制原理

運動伺服一般都是三環控制系統，從內到外依次是電流環、速度環和位置環。

1、首先電流環：電流環的輸入是速度環PID調節后的輸出，我們稱為“電流環給定”，然后就是電流環的這個給定和“電流環的反饋”值進行比較，兩者的差值在電流環內做PID調節，然后輸出給電機，“電流環的輸出”就是電機的每相的相電流。“電流環的反饋”不是編碼器的反饋，而是在驅動器內部安裝在每相的霍爾元件（磁場感應變為電流電壓信號）反饋給電流環的。  

2、速度環：速度環的輸入就是位置環PID調節后的輸出或者位置設定的前饋值，我們稱為“速度設定”，這個“速度設定”和“速度環反饋”值進行比較，兩者的差值在速度環做PID調節（主要是比例增益和積分處理）后的輸出就是上面講到的“電流環的給定”。速度環的反饋來自于編碼器的反饋值再經過“速度運算器”得到的。

3、位置環：位置環的輸入就是外部的脈沖（通常情況下，直接寫數據到驅動器地址的伺服例外），外部的脈沖經過平滑濾波處理和電子齒輪計算后作為“位置環的設定”，設定和來自編碼器反饋的脈沖信號經過偏差計數器計算，算出的數值再經過位置環的PID調節（比例增益調節，無積分微分環節）后輸出，該輸出和位置給定的前饋信號的合值就構成了上面講的速度環的給定。位置環的反饋也來自于編碼器。

編碼器安裝于伺服電機尾部，它和電流環沒有任何聯系，它采樣來自于電機的轉動而不是電機電流，和電流環的輸入、輸出、反饋都沒有任何聯系。而電流環是在驅動器內部形成的，即使沒有電機，只要在每相上安裝模擬負載（例如電燈泡）電流環就能形成反饋工作。