【電機教程】從零開始學電機基礎（2025新手入門實用版），目前最完整的電機專題精講教程，機械設計零基礎入門教程！！ P13 - 伺服電機專題——5、伺服電機PID控制以及慣量匹配

大家好 歡迎來到清晨教育 我是蔣持雲飛 那本節課來聊一下伺服定機的控制 上節課有講到三個環 電流環 速度環以及位置環 那接下來講PID控制以及觀量匹配 說到這個PID 那什麼是PID呢 它其實就是比例 微分和積分三個英文單詞的這個首字母 其實就是對伺服定機進行增益 或者說加強 或者你可以理解爲套上一個buff 幫助伺服定機去優化 優化什麼呢 優化速度環以及位置環 能夠達到一個非常精確的控制 那先說速度環 舉個例子 我要求的轉速是1500這每分鐘左右 波動越小越好 實際的情況 在1450到1550轉每分鐘之間來回波動 這個範圍我覺得有點大了 對吧 負載的變化導致了轉速的波動 那麼我想縮小這個範圍 那就進行增益 那麼增益的作用 轉速在1490轉每分鐘的時候 加大電流 加把力 對不對 好 就是增加扭矩 然後轉速在1510轉每分鐘的時候 剎車 確保轉速穩定在1500轉每分鐘左右 那麼在增益之後 你看 範圍就小很多了 1490到1510轉每分鐘 就像之前的話範圍就大很多 這就是增益所帶來的效果 對於速度環來說 能夠達到精確的控制 更加精確的控制 那麼位置環其實原理差不多 首先要知道 色波電機它是無法絕對的靜止的 電機停止 它也是在一個很小的範圍之內來回波動 是無法像步進電機一樣 達到絕對靜止的 好 那麼我要求的停止位置 可能就是在90度的位置停止 但是實際的情況 轉子在89度到91度之間來回波動 那麼增益的作用 當位置到89.9的時候推一下 當位置到90.1的時候拉一下 在增益之後 你看 位置是在89.9到90.1度之間來回波動的 徘徊的幅度變小 對吧 剛性也增大了 電機更有力 但是大家注意 這個增益不是說越大越好 也不知道大家有沒有遇到過這種問題 伺服電機爆震 就是肉眼不可見的那種震動 那種嘯叫 對吧 還伴隨着這種高溫 以及伺服驅動器的爆粗 就是因爲剛性過大 剛性和負載不匹配 就像什麼 比如說我用手去握一個筆 輕輕的握的話 沒啥問題 筆很容易就拿走了 對吧 我用力的去握住這個筆的話 筆是拿不走的 但是你會發現 手會不受控制的抖動 這就是剛性過大導致的 增益不是越大越好 要合適 比如說負載6000克 我用勁強力的去拿住它 對不對 也會開始抖動 這是負載過大 驅動不足 所以說這裏就是電機雲小了 那麼我們在實際的選行時 那進行什麼 關聯匹配 PID控制就是高精度的糾編 這是伺服控制性的糾編核心 接下來我們來聊慣量匹配 今天先講一下大概的含義 然後後面講計算的時候 我們再講具體的計算流程 慣量匹配 其實就是算慣量比 慣量的話 物體運動所產生的慣性的量值 物體固有屬性 這個之前有重複過很多次了 我們進行慣量匹配就是要用 比如說我帶動一個機構運動 機構運動所產生的總觀量 跟在樣子中所找到的 定積轉子觀量進行對比 進行對比 好 那來看 總觀量我們算的 定積轉子觀量是樣子提供的 那麼差距大 差距如果說大的話 會導致精度 定積響應時間很慢 這裏是響應 反應的時間 響應時間慢 還有對於定積壽命也是有影響的 什麼意思 給大家解釋一下 這是一個總觀量 是整個機構運動所產生的總觀量 這是定積轉的觀量 不是要去除嗎 是不是 這裏可以寫到 如果說總觀量很大 而定積轉子觀量很小 那不就相當於說 小馬拉達車嗎 是不是 相當於說小馬拉達車了 好 那你看啊 這樣使用第一 精度不高 小馬拉達車是談不上精度的 第二 我想讓這個機構動起來 它不可能說馬上動起來 需要緩衝的時間 第三 可能說最終 就是定積輸出扭矩夠 能帶動機構運動 但是你這樣使用 可能用的時間壞掉了 對吧 所以說爲了讓定積更加安全 可行的使用 這麼長的 我們要縮小這個比例 這樣差距 那方法兩個 第一個對機構進行減重 那麼降低機構運動時 所產生的總觀量 相當於說我把大車上的貨 卸掉一部分 那小馬就能夠拉動這個大車了 或者是換大點的定積 目的就是增加定積轉子觀量 相當於說我換一頭壯嚴的馬 來拉這個大車 那麼加減速器的話 它就是 計算的公式就變了 總觀量除以減速比平衡 再除以定積轉子觀量 相當於說 小馬 我給他喂點藥 是不是 它的動力變強 那麼就能夠帶動這個大車了 但是這麼形容也不是很恰當 加上減速器之後 就會變相的縮小這個比例 因爲減速器它本身的作用 就是什麼呢 降低轉速 增加定積輸出扭矩 讓機構的起停更順暢 剛性更高 對吧 好 那麼精度高 響聲快 咱們一般把 慣性觀量比控制在5到10之間 或者說小於10 這裏我就給0到10之間 好吧 精度一般響聲一般的話 10到20 點對點運動沒有什麼特殊要求 就小30就可以了 有些定積降低車還會提供 推薦的觀量比 咱們就按照它推薦來 如果沒有的話 按照我這裏寫的來 好吧 看你的要求 要求高的話 0到10 一般的話10到20 點運動沒什麼要求 那就30以內就足夠了 好吧 行啊 今天來講這麼多 如果說你想學習更多的飛鏢設計相關的知識 也可以私信我 或者在評論區留言 根據大家的留言 錄製更多視頻的 然後如果說你是想系統提升的 那也可以來找我私聊 好吧 這邊也有很多的資料 大家可以免費領取的 那行啊 今天就講這麼多 我是雲飛老師 咱們下節課 再見啊