伺服系统三环的PID控制原理

伺服系统的三环PID控制是一种广泛应用于高精度运动控制场合的经典控制策略。它将位置环、速度环和电流环（或力矩环）分层设计，并在各个环中分别使用PID控制来优化性能，从而实现对伺服系统的精确控制。

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1. 三环控制结构

(1) 三环结构分层

1. 电流环（内环）

   • 控制目标：控制电机电流（力矩），提供精确的驱动力。
   • 动态特性：最快响应，典型周期在微秒级。
   • 常用控制：PI控制，简单且能消除稳态误差。

2. 速度环（中环）

   • 控制目标：调节电机转速，使速度跟踪速度指令信号。
   • 动态特性：响应速度适中，控制周期通常为毫秒级。
   • 常用控制：PID或PI控制。

3. 位置环（外环）

   • 控制目标：调节电机角位移或位置，使位置指令得到准确跟踪。
   • 动态特性：最慢响应，控制周期在毫秒至百毫秒级。
   • 常用控制：PID控制。

(2) 时间尺度分离

• 电流环：用于控制电流，提供驱动力，时间尺度最小。
• 速度环࿱