Настройка сервопривода может быть выполнена несколькими способами, но наиболее распространенным способом является использование ПИД-алгоритма. Алгоритм PID использует три коэффициента усиления обратной связи — пропорциональный коэффициент усиления, интегральный коэффициент усиления и дифференциальный коэффициент усиления — для сравнения заданного положения (или скорости) с фактическим значением и выдачи команд для исправления ошибок между ними.

Усиление обратной связи определяет, насколько усердно сервопривод пытается исправить или уменьшить ошибку между заданным положением и фактическим положением. Пропорциональный коэффициент усиления зависит от текущей ошибки, интегральный коэффициент усиления зависит от прошлой ошибки, а дифференциальный коэффициент усиления зависит от прогнозируемой будущей ошибки.

Пропорциональный коэффициент усиления (K_p) определяет величину восстанавливающего усилия (генерируемого командным напряжением), которое прикладывается для устранения ошибки определения местоположения. Термин “пропорциональный коэффициент усиления” используется потому, что его значение прямо пропорционально ошибке позиционирования. Например, если пропорциональное усиление составляет 1,2 вольта на отсчет энкодера, а двигатель находится в положении — 10 отсчетов энкодера от заданного положения, то командное напряжение составит 12,0 вольт.

Пропорциональное усиление является наиболее важным компонентом ПИД-алгоритма, но слишком высокое значение K_p может привести к колебаниям системы, стать недостаточно демпфированный, или стать нестабильным.

Часто, когда сервоконтроллер работает над замедлением двигателя, уменьшая выходную мощность команды, трение в системе превышает напряжение команды и приводит к тому, что двигатель не достигает заданного значения.

Интегральный коэффициент усиления (K_i) компенсирует эту проблему, выдавая команду, которая “подталкивает” систему к нулевой ошибке позиционирования в конце перемещения. Термин “интегральный коэффициент усиления” используется потому, что его команда увеличивается со временем в конце хода.

Если при пропорциональном усилении достигается достаточная точность позиционирования, то интегральное усиление может и не потребоваться. Однако это полезно, когда устойчивое (статическое) позиционирование трудно поддерживать из-за системных помех или когда требуется движение с постоянной скоростью.

Дифференциальный коэффициент усиления (K_d) определяет восстанавливающую силу, которая пропорциональна скорости изменения (производной) ошибки позиционирования. Он работает в сочетании с пропорциональным усилением, чтобы ослабить отклик системы и уменьшить перерегулирование и колебания.

Нестабильность сервопривода может возникнуть, если значение дифференциального коэффициента усиления вычисляется слишком часто, поскольку оно начнет работать против пропорционального коэффициента усиления, а не с его учетом. Чтобы избежать этого, период выборки производных может быть увеличен.

Производное усиление используется для установки предела превышения или приемлемой величины, на которую сервопривод может превысить заданное положение. Хотя теоретически желательно идеально точное позиционирование, в реальных приложениях слишком малый предел превышения, скорее всего, приведет к чрезмерному демпфированию системы. И наоборот, очень высокий предел превышения обеспечивает хорошую реакцию системы, но может привести к колебаниям.

Принцип, лежащий в основе сервоуправления, заключается в сравнении фактического значения системы с заданным значением, а разница между заданным и фактическим положением является ошибкой определения положения (также называемой “следующей ошибкой»). Как было показано выше, целью усиления обратной связи является уменьшение ошибки определения местоположения. Предел погрешности определения положения, однако, используется для указания на проблему с сервоприводом или с алгоритмом настройки. Предел погрешности определения положения должен быть установлен на значение, которое не было бы видно при нормальной работе, и реакция контроллера должна быть запрограммирована на остановку оси при достижении или превышении этого предела.