控制器优化的关键在于以下几个方面。

（1）动态特性

动态特性的衡量标准为频响特性的带宽以及对于阶跃信号的动态响应时间，如下图所示。

可以通过更短的采样周期与更高的控制器的比例增益来提高系统的动态特性。

系统阶跃响应（一）

（2）稳定性

可以通过开环特性的幅值与相角裕量来判断系统的稳定性，同时也可以通过超调的大小来判断系统的稳定性，如下图所示。

系统阶跃响应（二）

小的控制器比例增益有助于提高系统的稳定性，由此可见，系统的动态特性与稳定性是相互矛盾的。在调试过程中，应在保持系统稳定性的前提下尽量提高其动态特性。

（3）精度

可以通过开环特性的低频高比例增益来提高精度。系统的静态误差与跟随误差越小，精度越高，如下图所示。

系统阶跃响应（三）

控制器的积分可以用来消除系统的静态误差，同时比例增益越大，精度越高。

（4）系统鲁棒性

鲁棒性是指在运行条件发生变化时，系统保持稳定性与动态特性的能力，如下图所示。其中包括：

系统阶跃响应（四）

①机械特性发生变化；

②电机特性由于温度引起的变化等。

影响系统鲁棒性的因素有很多，如驱动器的输出能力、系统的稳定性等。

（5）控制信号限制

由于电机以及驱动器输出能力的限制，因此要考虑控制信号的限制，如下图所示。例如在设定负载的加速度时，就要考虑其加速扭矩是否已经超出了驱动器或者电机的驱动能力。

系统阶跃响应（五）

（6）抗干扰与抗噪声能力

①低频扰动，由交叉耦合或摩擦引起，主要解决方法有以下两种：

低频高比例增益；

积分与滤波器。

②高频噪声，由电机与机械谐振引起，主要解决方法有以下两种：

高频低增益；

滤波。