TSM PID Tuning
一般情況下，PID參數可使用馬達預設值即可。
當馬達與負載機構結合之後，可先讓馬達做簡單正反轉動作，並且監控軟體上的編碼器位置(Encoder Position)與下命令位置(Command Position)兩者間位置誤差(Position Error)是否為 "0" (如下圖)，若位置誤差為 "0" 則不必進行PID參數調整。
何時需要調整PID參數?
當馬達與負載結合後，通電時產生振動與噪音時，表示系統不穩定，需要調整參數。如需快速解決此問題，將所有增益參數數值調低，並點擊軟體下載鍵將設定下載至馬達。
調整參數
速度環(Velocity Loop):
Gain (VP): 比例增益(速度模式)用於增加馬達響應之剛度，與速度誤差成正比
IntegGain (VI): 積分增益(速度模式)用於增加剛度以及減少穩態速度誤差
FF Gain (KK): 慣性前饋增益利用補償負載慣量來改善加速度控制
Filter
(KC): 整體伺服濾波器; 單極低通濾波器，用於衰減高頻振盪
位置環(Position Loop):
Gain (KP): 比例增益(位置模式)用於增加馬達響應之剛度，與位置誤差成正比
Deri Gain (KD): 微分增益用於位置誤差之變化率 ，以提供系統阻尼與增加穩定性
Deri
Filter (KE): 微分濾波器用於限制經常因微分增益增加而引起之高頻噪音，使系統更安靜且更穩定
調整時請格外小心，當馬達出現問題時(如:馬達不穩定、失速…等)，請隨時做好禁用馬達伺服控制(disable)之準備。
請注意!速度環需要在位置環之前進行調整。
調整步驟
步驟一：將速度環增益起始設置為低值
(1)
將KC值設為預設值15000
(2)
將VI值與KK值設為0
(3)
對於低慣性負載與低加速度/減速度，將VP值設為1000~1500範圍內(請參見下面提示1和2)
提示1: 在調整參數字段中輸入數字後，按<Enter>鍵； 輸入值後按Tab鍵將使該字段恢復為先前的值。 滑塊和上/下按鈕也可用於調整值。
提示2: 步驟一的第(3)點所示，以建議的VP值設定範圍，且符合低加速度/減速度(不大於200rev/sec2)以及慣性負載需低於5倍之轉子慣量，可使範例動作移動完成，且不會出現任何故障訊息。若加速度/減速度值超過建議值或負載慣量超過5倍，則執行範例動作時可能會出現位置錯誤。這些位置錯誤訊息可在調整參數期間藉由Step:1 Configuration介面下，勾選”Not Used”選項來消除，如下圖(1)所示，並點擊”Download All to Drive”以完成修改。完成調整參數後，建議修改回初始設定(選項勾選回”Position Fault Limit”)，以免當馬達從指定位置失磁時出現錯誤訊息。
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圖(1) 在調整參數過程中關閉位置故障極限可以消除位置錯誤訊息 |
提示3: 當步進伺服馬達與Step-Servo Quick Tuner軟體連接並完成通訊時，將自動進入”連接模式”，且下列初始值設定一併生效:
波特率(Baud Rate)設置為115,200bps(指令:BR5)
立即格式設置為十六進制(指令:IFH)
傳輸延遲設置為2ms(指令:TD2)
特定型號之協議設置: PR13(對應RS232型號)/ PR15(對應RS485型號)
步驟二：執行範例動作並調整VP值
(1)
繪製實際速度(Plot 1)與目標速度(Plot 2)曲線圖
(2)
將方向(Direction)設置為CW，然後選擇單次運行(Sample Once)
(3)
觀察實際速度曲線，如圖(2a)
(4)
重複執行範例動作並調整VP值，直到實際速度介於目標速度的80-90%之間。此最終VP值設置會根據馬達負載與速度限制值之設置而有所不同。
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圖(2a) 範例動作下實際速度(綠)與目標速度(紅)曲線圖 |
調整VP值重點在於，實際速度曲線的頂部應平滑，無任何振盪，如圖(2b)、(2c)，並且移動完成後，馬達不應該發出任何噪音或震動。
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圖(2b) 圖(2c) |
步驟三：繪製速度誤差曲線以調整KK值與VI值
(1) 將Plot 2設置為速度誤差，並勾選”自動縮放”(Auto Scale)選項
(2) 執行範例動作，同時先增加KK值，如圖(3a)
(3) 當實際速度曲線開始變尖時，然後開始逐漸增加VI值和KK值，以最大程度地減小和穩定速度誤差，如圖(3b)和(3c)
(i) 取消勾選”自動縮放”(Auto Scale)選項，將單位鎖定在垂直軸上；這有助於從視覺上看到速度誤差的減少
(ii)如果馬達開始發出噪音，降低KC值
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圖(3a) 實際速度(綠)與速度誤差(紅)曲線圖；同時調整KK值 |
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圖(3b) 隨著KK值增加，實際速度曲線輪廓愈來愈趨近於梯形 |
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| 圖(3c) 隨著VI值與KK值的調整，使速度誤差趨於最小化 |
以下步驟為調整位置環。
步驟四：切換至P Loop(位置環)介面，並將Plot 2改為位置誤差
(1)
設置與V Loop(速度環)相似的範例動作
(2)
將KE值設為預設值15000，將KP值與KD值設為1
(3)
當執行範例動作時增加KP值，以最大程度地降低位置誤差，如圖(4a)。如過多增加KP值，可能導致不穩定，如圖(4b)。
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圖(4a) 位置環調整；實際速度與位置誤差曲線圖 |
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圖(4b) 調整P Loop(位置環)時，過大的KP值所引起的不穩定 |
步驟五：增加KD值並調整KP與KE值，如圖(5a)
(1)
增加KD值的同時，繼續執行範例動作
(2)
如果聽見馬達發出尖銳噪音，則降低KE值
(3)
當位置誤差和建立時間滿足要求時，調整完成
(4) 用滑鼠游標放大檢視位置誤差，如圖(5b)
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圖(5a) 調整P Loop(位置環)後，位置誤差被最小化 |
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圖(5b) 放大檢視位置誤差曲線，顯示其範圍落在+/-10編碼器計數內 |
步驟六：完成設置，下載和保存
(1)
如果在步驟一中將位置故障限制功能(Position Fault Limit)設置為“未使用(Not Used)”，請確保將其恢復為之前的設置
(2)
確保點擊”全部下載到驅動器(Download All to Drive)”，以便最終的調整值將保留在非易失性記憶體中
(3)
由Project選單下拉，點擊”保存項目(Save Project)”來保存項目文件
