在運(yùn)動(dòng)控制中，無論是做定位控制，還是做同步控制，都會(huì)非常關(guān)注位置跟蹤誤差。通過位置跟蹤誤差能夠很清楚地知道，實(shí)際位置的跟蹤情況。如果跟蹤誤差控制得不好，做定位控制時(shí)(西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)SINAMICS S120/G120/V90等)常常會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警，如F07450、F07451、F07052;做同步控制時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)同步軸之間的不同步，尤其在加減速過程。所以，對(duì)于一個(gè)完善的閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)來說，位置跟蹤誤差是一個(gè)非常重要的變量，有時(shí)甚至它能決定整個(gè)系統(tǒng)的性能。為了確保運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具備一定的動(dòng)態(tài)性，和高精度，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控位置跟蹤誤差值。

　　在解析之前，首先我們需要了解什么是位置跟蹤誤差?而為了能夠更好地理解位置跟蹤誤差，先要了解一下什么是跟蹤誤差?

　　跟蹤誤差是指設(shè)定值與實(shí)際值之間的偏差，主要是衡量實(shí)際值的跟蹤情況。或者說，是設(shè)定目標(biāo)與實(shí)際完成情況之間的偏差;或理想與現(xiàn)實(shí)之間的差距等。下面通過一個(gè)生活中的例子，來分析一下跟蹤誤差。

　　一位老師為他的學(xué)生制定了一個(gè)讀書計(jì)劃，包含下列三點(diǎn)：

　　半年讀完26本書

　　把控進(jìn)度，在半年到來時(shí)，剛好讀完

　　老師把半年計(jì)劃細(xì)分到每周讀一本書，并要求學(xué)生每周日下午向他匯報(bào)

　　針對(duì)上面描述，如果用運(yùn)動(dòng)控制形式來表示老師的計(jì)劃，可表示如下，其中，假設(shè)下列框圖的執(zhí)行周期為1周。

　　由上圖可知，按照這樣的思路去執(zhí)行半年讀完26本書的計(jì)劃，幾乎所有人都會(huì)相信，這位學(xué)生在半年到來時(shí)應(yīng)該能完成讀書計(jì)劃，而且進(jìn)度把控得非常好。理由是：計(jì)劃非常嚴(yán)密，每周把讀書完成情況向老師匯報(bào)，老師會(huì)根據(jù)實(shí)際情況完善下一步的計(jì)劃，老師的工作主要包含以下三個(gè)方面：

　　發(fā)現(xiàn)完成得不好，則需要微調(diào)計(jì)劃，讓學(xué)生在接下來的一周多讀一些

　　發(fā)現(xiàn)正好完成，則保持原計(jì)劃不變，下一周按原計(jì)劃繼續(xù)執(zhí)行

　　發(fā)現(xiàn)超額完成，則微調(diào)計(jì)劃，讓學(xué)生在接下來的一周少讀一些

　　解析上面的例子，可以看出“老師每周檢查讀書完成情況，并完善下一步計(jì)劃”這一點(diǎn)非常重要，在運(yùn)動(dòng)控制里，我們稱之為閉環(huán)控制，可以按照下列思路去理解：

　　“讀書完成情況”可以理解為“跟蹤誤差”

　　“每周檢查”看作成“執(zhí)行周期”

　　“完善下一步計(jì)劃”看作成“調(diào)節(jié)器”

　　可以進(jìn)一步假設(shè)，如果將“每周檢查”改為“每月檢查”或“每兩個(gè)月檢查”，那么完成的情況，恐怕很難達(dá)到“每周檢查”的效果。或者，每周檢查后，而不去完善下一步計(jì)劃，甚至于就沒有檢查，那么，很難想象學(xué)生能夠按時(shí)完成半年正好讀完26本的計(jì)劃，除非學(xué)生有超高的自覺性。

　　通過對(duì)上面的例子解析，我們很清楚地知道，在運(yùn)動(dòng)控制里，“跟蹤誤差”、“執(zhí)行周期”、“調(diào)節(jié)器”這三個(gè)因素都非常重要。

　　而對(duì)于位置環(huán)的跟蹤誤差，我們稱之為“位置跟蹤誤差”，它是指在一定的時(shí)間周期里，位置設(shè)定值與實(shí)際值之間的差值。如下圖所示：

　　位置跟蹤誤差Xerror=Xset-Xact，在實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)差值永遠(yuǎn)存在，為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的跟蹤情況，通常有三個(gè)與跟蹤誤差監(jiān)控相關(guān)的名稱，分別是：靜態(tài)誤差監(jiān)控、動(dòng)態(tài)誤差監(jiān)控、位置到達(dá)監(jiān)控，以SINAMICSS120/G120/V90做基本定位(EPOS)為例，說明它們的含義。

　　靜態(tài)誤差監(jiān)控：在定位過程中，設(shè)定位置值已為目標(biāo)位置，此時(shí)，要求在一定時(shí)間內(nèi)，實(shí)際位置必須到達(dá)一定的范圍，也就是說，此時(shí)的Xerror必須小于某一個(gè)值，否則，會(huì)出現(xiàn)F07450報(bào)警。造成的原因很多，如：位置環(huán)Kp太小或速度前饋系數(shù)太小，跟蹤太慢;或監(jiān)控窗口設(shè)置太小等。

　　動(dòng)態(tài)誤差監(jiān)控：在定位過程中，為了確保系統(tǒng)有一定的跟蹤能力，在運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)定位置與實(shí)際位置的差值必須在一定范圍之內(nèi)，也就是說，Xerror必須小于某一個(gè)值，否則，會(huì)出現(xiàn)F07452報(bào)警。造成的原因與上面類似，總體體現(xiàn)系統(tǒng)跟蹤太慢，但在設(shè)置監(jiān)控窗口時(shí)，需要充分考慮位置環(huán)的執(zhí)行周期和速度前饋的設(shè)置情況等。

　　位置到達(dá)監(jiān)控：在定位過程中，設(shè)定位置值已為目標(biāo)位置，而Xerror小于某一個(gè)值，此時(shí)，系統(tǒng)就認(rèn)為已經(jīng)到位，并輸出位置到達(dá)信號(hào)，否則，經(jīng)過一段時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)F07451報(bào)警。有時(shí)還會(huì)發(fā)現(xiàn)電機(jī)已經(jīng)到位，但并沒有“位置到達(dá)信號(hào)”輸出，那很可能是由于電機(jī)一直在回來擺動(dòng)，大多數(shù)都是因?yàn)槲恢瞄]環(huán)系統(tǒng)沒有調(diào)好等。

　　位置跟蹤誤差是一個(gè)相對(duì)較為復(fù)雜的話題，在設(shè)置監(jiān)控窗口時(shí)，除了考慮位置環(huán)增益、速度前饋、位置環(huán)的執(zhí)行周期等，還要考慮負(fù)載的情況，以及編碼器的安裝位置等。尤其在多軸做同步應(yīng)用時(shí)，位置跟蹤誤差一定要控制在一定的范圍之內(nèi)，否則，很可能會(huì)影響各軸之間的同步性。

　　對(duì)于帶位置控制的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)來說，位置跟蹤誤差永遠(yuǎn)存在，無論是用哪一家的產(chǎn)品做運(yùn)動(dòng)控制，都是這樣，只不過處理的方法不同而已。