Tuning P-PI and PI-PI controllers for electrical servos

Abstract

Abstract. Tuning rules for position and velocity controllers in P-PI and PI-PI electrical servomechanisms are developed using the root locus design method. P-PI controller is equivalent to PID controller with a set-point filter. PI-PI servo provides zero steady-state error for linear disturbances, which may be important for some tracking tasks. Three design data are needed to calculate the tunings, i.e. drive gain, settling time and control cycle. The development begins with continuous controllers for better understanding. Closed-loop transfer functions involve real multiple poles, so the responses are smooth, without overshoot. Upper limits on control cycles as fractions of settling times are given. Some experimental results are presented.

Discovering Stick-Slip-Resistant Servo Control Algorithm Using Genetic Programming

“…The PID controller has been tuned using formulas proposed in [ 30 ], which depend on the servo-effector gain k and a desired settling time . We ignore the friction in the PID tuning, then , and the formulas for settings become the following functions of the settling time: …”

“…In practice, the acceleration feedback and acceleration controller are used rarely [ 17 , 27 , 28 , 29 ] and, without them, the output of the velocity controller becomes the control signal. In the majority of industrial servo systems, simple linear controllers: P (proportional) and PI (proportional-integral) are used as the position and velocity controller, respectively [ 17 , 30 ]. The servo control structure can be even simpler after replacement of the nested P-PI controller by a single-loop PID controller, as shown in Figure 1 c. In the latter case, the position feedback signal from one sensor suffices for effective control.…”

Discretization Step and PID Settings for Voltage Controlled Discrete Servo

“…Inną zaletą, na której koncentruje się niniejsza praca, jest możliwość znacznej redukcji obciążenia procesora sterującego przez przynajmniej kilkukrotne wydłużenie kroku dyskretyzacji w stosunku do wymaganego dla nastaw z modelem ciągłym. W przypadku serwomechanizmu prądowego relatywnie długi krok dyskretyzacji oraz odpowiadające mu nastawy PID można dobrać metodą linii pierwiastkowych [4,7] lub metodą lokalizacji bieguna wielokrotnego [8], zbliżoną do metody IMC [9] (ang. Internal Model Control).…”

“…Zbadano wpływ filtracji składowej różniczkującej regulatora na krok dyskretyzacji i nastawy oraz przedstawiono metodę projektowania pozwalającą także otrzymać założoną wartość dzielnika D. W rozpatrywanym przykładzie nastawy dyskretne (p. 4, 5) okazały się wyraźnie mniejsze od nastaw ciągłych. Niezależnie więc od zmniejszenia obciążenia procesora [7], korzyścią sterowania dyskretnego powinna być redukcja wymagań energetycznych. Potwierdzenie tej tezy wymaga jednak obiektowych badań laboratoryjnych.…”

The positional servo drive with the feedforward control and the noise attenuation

“…The position control loop is typically implemented using a PID controller [5], P-PI cascade structures [4], or predictive control [6]. If discrete controllers are used, then the first derivative of the output variable is implemented by differentiation.…”