在运动控制中，无论是做定位控制，还是做同步控制，都会非常关注位置跟踪误差。通过位置跟踪误差能够很清楚地知道，实际位置的跟踪情况。如果跟踪误差控制得不好，做定位控制时(西门子驱动系统SINAMICS S120/G120/V90等)常常会出现系统报警，如F07450、F07451、F07052;做同步控制时，经常会出现同步轴之间的不同步，尤其在加减速过程。所以，对于一个完善的闭环运动控制系统来说，位置跟踪误差是一个非常重要的变量，有时甚至它能决定整个系统的性能。为了确保运动控制系统具备一定的动态性，和高精度，系统会实时监控位置跟踪误差值。

在解析之前，首先我们需要了解什么是位置跟踪误差?而为了能够更好地理解位置跟踪误差，先要了解一下什么是跟踪误差?

跟踪误差是指设定值与实际值之间的偏差，主要是衡量实际值的跟踪情况。或者说，是设定目标与实际完成情况之间的偏差;或理想与现实之间的差距等。下面通过一个生活中的例子，来分析一下跟踪误差。

【资料图】

一位老师为他的学生制定了一个读书计划，包含下列三点：

半年读完26本书

把控进度，在半年到来时，刚好读完

老师把半年计划细分到每周读一本书，并要求学生每周日下午向他汇报

针对上面描述，如果用运动控制形式来表示老师的计划，可表示如下，其中，假设下列框图的执行周期为1周。

由上图可知，按照这样的思路去执行半年读完26本书的计划，几乎所有人都会相信，这位学生在半年到来时应该能完成读书计划，而且进度把控得非常好。理由是：计划非常严密，每周把读书完成情况向老师汇报，老师会根据实际情况完善下一步的计划，老师的工作主要包含以下三个方面：

发现完成得不好，则需要微调计划，让学生在接下来的一周多读一些

发现正好完成，则保持原计划不变，下一周按原计划继续执行

发现超额完成，则微调计划，让学生在接下来的一周少读一些

解析上面的例子，可以看出“老师每周检查读书完成情况，并完善下一步计划”这一点非常重要，在运动控制里，我们称之为闭环控制，可以按照下列思路去理解：

“读书完成情况”可以理解为“跟踪误差”

“每周检查”看作成“执行周期”

“完善下一步计划”看作成“调节器”

可以进一步假设，如果将“每周检查”改为“每月检查”或“每两个月检查”，那么完成的情况，恐怕很难达到“每周检查”的效果。或者，每周检查后，而不去完善下一步计划，甚至于就没有检查，那么，很难想象学生能够按时完成半年正好读完26本的计划，除非学生有超高的自觉性。

通过对上面的例子解析，我们很清楚地知道，在运动控制里，“跟踪误差”、“执行周期”、“调节器”这三个因素都非常重要。

而对于位置环的跟踪误差，我们称之为“位置跟踪误差”，它是指在一定的时间周期里，位置设定值与实际值之间的差值。如下图所示：

位置跟踪误差Xerror=Xset-Xact，在实际应用中，这个差值永远存在，为了能够实时监控运动控制系统的跟踪情况，通常有三个与跟踪误差监控相关的名称，分别是：静态误差监控、动态误差监控、位置到达监控，以SINAMICSS120/G120/V90做基本定位(EPOS)为例，说明它们的含义。

静态误差监控：在定位过程中，设定位置值已为目标位置，此时，要求在一定时间内，实际位置必须到达一定的范围，也就是说，此时的Xerror必须小于某一个值，否则，会出现F07450报警。造成的原因很多，如：位置环Kp太小或速度前馈系数太小，跟踪太慢;或监控窗口设置太小等。

动态误差监控：在定位过程中，为了确保系统有一定的跟踪能力，在运行过程中，实时监控设定位置与实际位置的差值必须在一定范围之内，也就是说，Xerror必须小于某一个值，否则，会出现F07452报警。造成的原因与上面类似，总体体现系统跟踪太慢，但在设置监控窗口时，需要充分考虑位置环的执行周期和速度前馈的设置情况等。

位置到达监控：在定位过程中，设定位置值已为目标位置，而Xerror小于某一个值，此时，系统就认为已经到位，并输出位置到达信号，否则，经过一段时间，会出现F07451报警。有时还会发现电机已经到位，但并没有“位置到达信号”输出，那很可能是由于电机一直在回来摆动，大多数都是因为位置闭环系统没有调好等。

位置跟踪误差是一个相对较为复杂的话题，在设置监控窗口时，除了考虑位置环增益、速度前馈、位置环的执行周期等，还要考虑负载的情况，以及编码器的安装位置等。尤其在多轴做同步应用时，位置跟踪误差一定要控制在一定的范围之内，否则，很可能会影响各轴之间的同步性。

对于带位置控制的运动控制系统来说，位置跟踪误差永远存在，无论是用哪一家的产品做运动控制，都是这样，只不过处理的方法不同而已。

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