一个让我赔了两周工时的现场
去年做一个永磁同步电机的伺服驱动项目,样机装好之后带载跑中速,q轴电流给定是恒定值,但反馈波形上始终叠着一个很规律的波动。当时第一反应是电流环参数没整定好,把带宽往上推、积分增益加大,波动反而更明显了。又怀疑是母线电压采样噪声耦合进来,加了一堆滤波,波形毛糙了一点但那个低频包络根本没动。
就这么来回折腾了将近两周,直到有一天拆装编码器的时候,随手把编码器往轴上重新推了一下,没有刻意对中,只是把夹紧螺钉换个角度拧紧。再跑,波动幅度小了一半多。那一刻我才意识到,问题根本不在控制参数上,而在一个机械安装的细节里。
这件事之后我养成了一个习惯:凡是遇到dq电流上出现与转子位置强相关的周期性扰动,先怀疑编码器安装,再怀疑算法。
偏心到底对信号做了什么
编码器安装偏心,本质上是编码器码盘的回转中心与电机转轴的实际旋转中心不重合。这个偏心量通常很小,几十微米到几百微米级别,肉眼不一定看得出来,但它对角度信号的影响是确定性的。
偏心带来的直接后果是:编码器输出的角度信号不再是均匀的,而是叠加了一个与转子机械角度同频的周期性误差。也就是说,控制器以为的转子位置,和真实转子位置之间,存在一个随角度周期变化的角度偏差。
这个角度偏差可以用一个近似表达式来描述:
Δθ ≈