G32R501高压伺服方案性能测试报告

只看该作者 · 2025-4-30 15:38

本帖最后由 zyz0926 于 2025-4-30 16:12 编辑

#技术资源# #申请原创# 实验1：极限刚度测试实验
测试对象:1.Geehy_400W单芯片伺服方案，2.DSP280049单芯片伺服方案
测试方法：在电机空载使能，且驱动器相同的参数配置下，两台驱动器分别带同一台400W光编总线电机，惯量比初始设置为0。刚度初始设置为11，不断提高刚度，以电机啸叫震动为判断标准,当刚度上升到31时，在提升惯量比参数，最终的评判标准就以刚度+惯量比为准，参数越高，代表整个伺服系统闭环的响应度越高。
需设置的参数为：控制模式=0，位置模式；实时自动调整模式=2，实时刚度关联PID参数；

测试结果如下：
1.Geehy_400W单芯片伺服方案极限刚度为31+惯量比90%
2.DSP280049单芯片伺服方案极限刚度为31+惯量比20%

实验2：速度波动实验对比
100rpm-Geehy-11刚度-250%惯量比
转速波动在-3到+3rpm，主要的速度波动来源于电机结构设计上产生的齿槽转矩脉动，因为是5对级电机，主要表现为10次谐波。

1000rpm-Geehy-11刚度-250%惯量比
转速波动在-2到+1rpm

3000rpm-Geehy-11刚度-250%惯量比
转速波动在-4到+3rpm，主要的速度波动来源于光编码器产生的一次谐波，其次为电流采样中的高频底噪的影响

100rpm-DSP280049单芯片方案-11刚度-250%惯量比
转速波动在-4到+5rpm

1000rpm-DSP280049单芯片方案-11刚度-250%惯量比
转速波动在-2到+2rpm

3000rpm-DSP280049单芯片方案-11刚度-250%惯量比
转速波动在-7到+5rpm

表格总结如下：
运行转速                   100rpm       1000rpm       3000rpm
DSP280049单芯片方案       -4到+5       -2到+2       -7到+5
Geehy_R501                   -3到+3       -2到+1       -4到+3

实验3：极限频率测试
      测试原理介绍：根据非线性控制系统分析原理，非线性控制下产生的稳定幅度的振荡，可以用相平面法和描述函数法来分析，振荡式的基波频率此时相位为180度，由此可以测出系统的穿越频率，等效为极限带宽频率。
测试方法：关闭速度环的积分，滤波，观测器等，提升速度环增益，使得系统进入一个稳定的高频振荡环境，该振荡频率只与环路上的闭环系统控制特性相关。以此来判断不同系统条件下对应的极限频率，频率越高，系统性能越好，电流环路带宽越高。
测试工具：伺服参数调试上位机，声音分析仪APP。

系统极限频率测试：
Geehy-400W带23位光编400w，无滤波，1354hz ，如下图：

DSP280049单芯片方案-8k带23位光编400w，无滤波，1000hz ，如下图：

实验4：运行性能测试
实际翻转IO方式下，测试结果（注：此处测试程序中，删减了部分定点计算，增加了紫电库的应用，运行效果得到进一步优化）：
主中断测试结果：主中断使能下，用时15.8us，仅占62.5us中断下的24%左右的时间。

电流环测试结果：从获取电流采样开始到PWM输出结束的整个电流环执行时间测试，测试结果为0.76us即可完成整个电流环计算，计算性能远远高于对标竞品。

主中断程序为定点运算，在相同代码量下，各个芯片的计算性能差异（以主中断计算为例）
芯片                   运行主频（MHz）       主中断执行时间us（使能）
Geehy-G32R501       240                         16+1us（电流环）
DSP280049             100                         40
GD470(ARM-M4)       160                         46

同时，在关键环路计算中，使用紫电数学库，计算性能大大优于传统的定点方案，在除法，以及三角函数等计算中，优势巨大。

总结
从整体的伺服系统性能测试结果来看，对比DSP280049单芯片伺服方案，G32R501在代码执行效率问题上，拥有多条配置优化路径，整体配置优化后，比DSP280049的执行效率高出一倍左右。从伺服系统总体的响应性以及稳定性这两大核心性能上来看，三环系统的响应性，可由极限刚性测试结果来说明，G32R501高于DSP280049；核心的电流环带宽指标，可由极限频率实验测试结果来说明，G32R501高于DSP280049；而稳态性能，则更多取决于编码器性能以及伺服软件的滤波和补偿算法，故在条件一致的情况下，两者比较接近。
总结起来，从伺服开发角度，G32R501单核计算性能远远优于DSP280049，可以支持用户更大的程序框架设计以及更高频的中断需求；同时，在一些核心算法上的计算效率表现上，也是优于竞争对手，在一定程度上，可以支持更复杂算法需求；另外，双核架构，对于用户的环路时序安排以及多任务并行，也是极为方便的。

只看该作者 · 2025-4-30 16:11

@21小跑堂

只看该作者 · 2025-4-30 16:15

Geehy_400W单芯片伺服方案极限刚度为31+惯量比90%
DSP280049单芯片伺服方案极限刚度为31+惯量比20%

这点还是很能说明的，在这种高惯比还能保持 31+，很稳定很不错啊

只看该作者 · 2025-5-13 15:42

路过顶一下，真实的数据对比很直观

G32R501高压伺服方案性能测试报告

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