自动调谐：从系统识别到优化增益
什么是汽车调校？
自动调谐是一个自动化过程，在此过程中，伺服驱动器会自动确定最佳的控制回路增益（比例、积分和微分部分），无需人工试错。该过程包括两个阶段：系统识别（测量机电系统）和增益计算（算法计算最佳参数）。
为什么这很重要？
手动调整伺服控制回路需要深厚的控制技术知识，并需要数小时反复操作。自动调谐解决了这个问题：
- 更快地投入运行——手动需要数小时才能完成的工作，现在只需几秒钟即可完成
- 专业知识要求较低——驱动器负责模型提取和增益计算
- 更好的结果——基于频率的自动调谐利用整个频率范围的信息，通常比手动调谐提供更好的结果。
- 机械共振补偿——通过陷波滤波器自动抑制已识别的共振
- 可重复性——整个批量生产过程中结果完全一致
它是如何运作的？
第一阶段——系统识别：
驱动器通过扭矩信号（正弦扫频/啁啾信号）激励系统，并测量产生的运动响应。根据输入/输出数据计算系统的频率响应（博德图）。在扫频过程中，激励信号的振幅从配置值的 50% 线性增加到 100%。
博德图显示：
- 增益带宽——振幅下降到-3dB（70.7%）的频率
- 相位边界——稳定性储备；目标值 30–60°
- 机械共振——由传动系统中的弹性元件引起的振幅曲线中的峰值
- 惯性矩和摩擦——从低频响应中提取
第二阶段——增益计算：
算法利用已识别的系统模型计算出可实现预期行为的控制器增益：目标带宽、衰减度和稳定时间。有两种配置可供选择：
- PI-P（标准）——位置控制器中的积分器，速度控制器中的比例部分。重点：精确的轨迹跟踪、快速响应、斜坡时零静态偏差
- P-PI— 位置调节器中的比例成分，速度调节器中的积分器。重点：柔和、无过冲的跳变响应
重要提示：每次只能使用一个积分器（位置或速度），切勿同时使用两个积分器，否则可能会导致系统不稳定。
SOMANET 如何实现这一点？
OBLAC Drives 为所有三个级联阶段提供汽车调校服务：
Geschwindigkeits-Auto-Tuning (ab OBLAC Drives 19.0): Berechnet PI-Gains für den Geschwindigkeitsregler. Einstellbare Parameter: Dämpfungsgrad (< 1 = schneller mit Überschwingen, > 1 = langsamer ohne Überschwingen) und Bandbreite (max. 100 Hz, begrenzt durch EtherCAT-Zykluszeit).
位置自动调谐：计算级联位置控制（PI-P 或 P-PI）的增益。可调参数：稳定时间（毫秒，2% 标准）和阻尼系数。提供四种测试信号（方波、斜坡、双向斜坡、正弦波）用于验证。
系统识别限制在100 Hz带宽（1 kHz EtherCAT 通信速率）。为了获得精确的结果，建议使用高分辨率编码器——仅使用霍尔传感器是不够的。
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