0iD同步控制功能
同步控制的概念
同步控制的概念
同步控制是一种控制方式，其中指令或指令中的微操作是按照事先确定的时间进行执行，并且受到同一基准时标的时序信号的控制。
这种控制方式主要用于协调主机和从机之间的位置、转速、扭矩等量，使得它们能够按照一定的比率进行操作。
在同步控制下，多台电机可以同时运行，特别是在多单元生产流水线和驱动同一负载的情况下。
同步控制也可以用于驱动两个电动机同时运行，通过对它们的移动量进行检测，将位移偏差反馈到数控系统以获得同步误差补偿，从而将主、从电动机之间的位移偏差量控制在一个允许的范围内。
已看 好 电池驱动i_d_0控制下永磁同步电机能量回收的研究_鲍海翔 (1)
，G m =
－1
，U 'q （ S） = U q （ S） － ωψ f ，
： ①大大提高稳定程度； ②大大减小积分偏差；
③部分克服外界干扰。 使用单位矩阵法全面优于对角矩阵解耦的方法 ， 自然优于前面提到的两种方法。 使 用 单 位 矩 阵 法 解 得 G11 （ S） 0 0 G22 （ S） G （ S ） ωL q R + Lq S = ，可
Regeneration Study on PMSM Controlled by Zero Directaxis Current Method
BAO Haixiang，FENG Enxin （ School of Electronic and Information Engineering，Xi'an Jiao Tong University，Xi'an 710049 ，China） Abstract： Discussion of two regeneration mechanisms of PMSM based on zero directaxis current method， and giving formula about power of regenerative process regeneration，and the reason impacting on efficiency of braking process regeneration was analyzed． A novel method of identity matrix decoupling for improving efficiency of regeneration has been proposed，analyzed and compared with traditional decoupling method． Advantages of identity matrix decoupling method on improving efficiency of regeneration have been illustrated． At last，both numerical simulation and experiment have approved the analysis． Key words： efficiency of regeneration； regenerative process； braking process； identity matrix decoupling method 同传统的解耦方法进行了对比， 进一步提高了减速 过程的 能 量 回 收 效 率。 最 后 通 过 仿 真 进 行 了 理 论 验证。
基于id=0的永磁同步电机矢量控制研究
基于id=0的永磁同步电机矢量控制研究近三十多年来电动机矢量控制，直接转矩控制等控制技术的问世和计算机人工智能技术的进步，使得电动机的控制理论和实际控制技术上升到了一个新的高度。
据目前情况而言，交流永磁同步电机驱动系统大多选择采取矢量控制的方式，本文主要从id=0控制的角度对其进行研究。
标签：矢量控制；id=0；研究交流永磁同步电机（后文简称PMSM）矢量控制思想本质上来说就是通过对定子电流的矢量相位和幅值的控制从而达到控制电机转矩。
由式（4.23）可知，如果npψriq和np（Ld-Lq）的值如果确定，转矩此时仅由id和iq来决定，而且两者一定是跟踪着一定的id*和iq*，且与一定的转矩相对应，因此便可以达到电机转矩控制的目的。
由于实际接入电机电枢绕组的电流是三相交流的，假定分别为iu，iv，iw，由此，id和iq的反馈值必须在变换阵进行变换。
因为d轴方向与永磁体磁链方向是一致的，PMSM转子在空间的位置就是d轴的空间位置，而且可由速度/位置传感器进行测量得到。
必须说明，对电机稳态和瞬态运行来说电流矢量控制都是可行的。
还因为id和iq两者都是可以单独控制的，使得各种先进的控制更容易实现。
id=0控制就是让PMSM定子电流的直轴分量始终等于0。
由PMSM在dq 坐标下的电压方程：ud=pψd-ωψq+Rsid，uq=pψq-ωψd+Rsiq （1）简化整理得到：ud=-ωψq，uq=Rsiq+pψq+ωψr （2）直轴电流等于0，也就是说直轴绕组等效电路开路状态不工作。
于是，不妨忽略定子直轴电压分量的影响，仅由交轴电压方程可得：此时PMSM和他励直流电机雷同，定子电枢绕组即是交轴电流分量；励磁磁链等于转子永磁体产生的磁链，其大小恒定不变；在等效交轴绕组中，励磁电势只和转子角速度成正比。
因为定子磁动势与转子磁场两者的空间矢量是正交的，所以此时电磁转矩跟交轴电流成正比，由式（4.23）简化得到：Te*=npψriq* （3）仅当iq增大到imax时，电机达到恒定的最大电磁转矩，转速从0提速至额定转速，反电动势也相应增大，其值接近电压限幅值。
永磁同步电机工作原理及控制策略35713
行线性变换，实现电机数学模型的解耦 。
q
B
us
isq
s
u s ：定子电压 i s ：定子电流
is isd
C
d
s ：定子磁链矢量
r
f
0
A
A、B、C ：定子三相静止坐标系
f r
：转子磁链矢量 ：转子角位置
、 ：定子两相静止坐标系 ：电机转矩角
d 、 q ：转子两相坐标系
PMSM和BLDC电机的工作原理
N2i N3iA N3iB cos 60 N3iC cos 60
N3
(iA
1 2
iB
1 2
iC
)
N2i N3iB sin 60 N3iC sin 60
3 2 N3 (iB iC )
i i
N3 N2
1 0
1 2 3 2
1 2
3 2
iA iB iC
PMSM电机的FOC控制策略
如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有
iAiBiC 0
于是
3
i
i
2 1
2
0 2
iA iB
2
iA
iB
3 1 6
0
1 2
i
i
PMSM电机的FOC控制策略
（2）Park（2s/2r）变换
q
(Fs )is
1
两个交流电流 i 、 i 和两个
i iq
iq cos
以表达如下：
定子电流： s sjs
定子磁链： is is jis
电磁转矩： Te32np sissis
PMSM和BLDC电机的工作原理
永磁同步电动机在转子旋转坐标系d-q中的数学模 型可以表达如下：
永磁同步电机中ud uq对id iq的控制作用
永磁同步电机中ud uq对id iq的控制作用1. 引言在现代电动车、风力发电和工业控制等领域，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）已经成为一种广泛应用的驱动技术。
永磁同步电机具有高效率、高功率密度和高转矩特性，但要充分发挥其优势，需要进行精确的电流控制。
其中，ud轴和uq轴对id轴和iq轴的控制起着重要的作用。
本文将深入探讨ud uq轴对id iq轴控制的作用。
2. PMSM简介永磁同步电机是一种使用永磁体作为励磁源的同步电机。
它由定子、转子和永磁体组成。
其中，永磁体在定子磁场的作用下，与定子磁场同步旋转，从而实现电机的转动。
与其他类型的电机相比，PMSM具有高转矩密度、高效率和响应速度快的特点。
3. dq轴坐标系在永磁同步电机的控制中，通常使用dq轴坐标系进行描述。
dq轴坐标系是一种旋转坐标系，它相对于定子磁场随转子的旋转而旋转。
dq轴坐标系分别与转子磁场的定子磁场（磁通链）方向、转子磁场的垂直方向对齐。
其中，d轴与定子磁场方向对齐，q轴与垂直于定子磁场的方向对齐。
在dq轴坐标系下，电机的动态方程可以简化为两个独立的方程，即dq轴磁路方程和dq轴电路方程。
4. id iq电流控制在PMSM的控制中，对转子磁场进行控制非常重要。
而转子磁场受到d轴和q轴电流的影响。
因此，对于恒转矩控制和恒功率控制等应用场景，需要对id和iq进行精确控制。
4.1 id轴控制id轴电流的控制主要用于控制电机的磁通链，从而实现恒转矩或恒磁通控制。
在恒转矩控制中，id轴电流与磁通链成正比。
在恒磁通控制中，id轴电流保持恒定。
4.1.1 控制策略控制id轴电流的常用策略有直流分量法、模型预测控制等。
直流分量法简单直观，但无法满足动态性能要求。
而模型预测控制通过预测电机的响应并计算控制值，能够实现较高的动态性能。
4.1.2 控制效果通过控制id轴电流，可以实现电机的饱和磁通控制和磁场定向控制。
永磁同步电机中ud uq对id iq的控制作用
永磁同步电机中ud uq对id iq的控制作用一、引言永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种高效、高性能的电机，具有广泛的应用前景。
在PMSM控制中，ud uq对id iq的控制是非常重要的一个环节。
二、PMSM基本原理1. PMSM结构及工作原理PMSM由定子和转子两部分组成。
定子上布置有三相绕组，转子上嵌入有永磁体。
当三相绕组通以正弦波电流时，在空间中形成旋转磁场，与永磁体产生相互作用，使得转子跟随旋转磁场旋转。
2. PMSM数学模型通过对PMSM进行数学建模，可以得到其动态特性方程：其中，i_d和i_q为d轴和q轴电流；u_d和u_q为d轴和q轴电压；L_d和L_q为d轴和q轴电感；ψ_m为磁链；ω_e为电网频率；p为极对数；J为负载转动惯量。
三、ud uq对id iq的控制作用1. dq坐标系及变换在PMSM控制中，通常采用dq坐标系进行分析。
dq坐标系是以旋转磁场为基准，将三相电压和电流分解为d轴和q轴分量的坐标系。
dq坐标系中，d轴与旋转磁场同向，q轴与d轴垂直。
dq坐标系变换可以通过Park变换和Clarke变换实现。
Park变换将abc坐标系下的电压、电流转换为dq坐标系下的电压、电流；Clarke 变换将dq坐标系下的电压、电流转换为abc坐标系下的电压、电流。
2. ud uq控制ud uq控制是一种基于dq坐标系的控制方法，通过控制d轴和q轴的电压，实现对PMSM的控制。
在ud uq控制中，通常采用PI控制器来计算出合适的d轴和q轴电压，并通过逆Park变换得到abc坐标系下的输出。
3. id iq参考值设定id iq参考值是指在控制过程中所要达到的目标值。
通常情况下，id设定值为0，即使得磁链始终保持恒定；iq设定值则根据实际需求而定，例如速度调节时需要根据速度误差来调整iq参考值。
4. ud uq对id iq的作用ud uq控制对id iq的作用主要表现在两个方面：（1）通过控制d轴电压，实现磁链恒定。
id=0控制原理
id=0控制原理
Id=0控制原理是永磁同步电机矢量控制的一种方法。
当Id=0时，从电机端口看，相当于一台他励直流电动机，定子中只有交轴分量，且定子磁动势空间矢量与永磁体空间正交，值等于90度，电动机转矩中只有永磁转矩分量。
这种控制方法使单位电流可获得最大转矩，在产生所需求的转矩情况下，只需要较小的定子电流，从而使铜耗下降，效率提高。
很多无刷直流电机，伺服电机普遍采用此方案控制电机。
在电力电子技术和微控制器日益发展的今天，Id=0控制原理在永磁同步电机的控制中得到了广泛的应用。
这种控制方法以简洁、高效的特性，为电机驱动系统带来了显著的性能提升。
Id=0控制原理的核心思想是实现对电机内部电流的有效控制。
当Id=0时，电机的端口表现出的是一种他励直流电机的特性。
从电机的角度来看，定子中的交轴分量成为了唯一的电流分量，而这个交轴分量的磁动势与永磁体的空间矢量正好成90度角。
这种配置下，电机转矩中只有永磁转矩分量，从而实现了单位电流获得最大转矩的效果。
在多数应用场景中，这种控制方法能使电机在满足所需转矩的前提下，使用较小的定子电流。
这不仅能降低电机的铜耗，从而提高其效率，同时在降低电机热量、延长电机寿命方面也具有显著效果。
更重要的是，这种控制方法可以使电机的响应更为迅
速，动态性能得到显著改善。
无刷直流电机和伺服电机等高性能电机普遍采用Id=0控制原理进行电机控制。
这种控制方法以其高效、可靠、精确的特性，成为了现代电机控制的主流方案。
然而，随着科技的不断发展，我们有理由相信，未来的电机控制技术将会更加完善，Id=0控制原理也将在新的技术进步中得到进一步的提升和应用。
同步控制器的工作原理
同步控制器的工作原理
同步控制器的工作原理主要包括以下几个方面：
1.信号输入：同步控制器首先接收来自各种信号源的输入信号，
这些信号可以是模拟信号或数字信号，也可以是电信号或光信号等。
2.信号处理：同步控制器对输入信号进行必要的处理，包括信号
的放大、滤波、整形等操作，以确保信号的稳定性和可靠性。
3.同步检测：同步控制器通过内部或外部的同步检测电路，对输
入信号的频率、相位等进行检测，以确定其与内部振荡器信号的差异。
4.误差信号生成：根据同步检测的结果，同步控制器生成误差信
号。
误差信号反映了输入信号与内部振荡器信号之间的差异，用于指导后续的调整操作。
5.调整输出：根据误差信号，同步控制器通过内部的控制电路对
输出信号进行调整，以消除误差，实现信号的同步。
调整可以是放大、缩小、移相等操作，具体取决于控制电路的设计。
6.输出：经过调整后的信号被输出到负载设备或其他电路中，完
成同步控制的任务。
总之，同步控制器的工作原理是通过接收和处理输入信号，生成误差信号，并利用误差信号对输出信号进行调整，以实现信号的同步。
这种工作原理使得同步控制器在各种需要精确控制和同步的场合中具有广泛的应用价值。
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1.6 进给轴同步控制概要如大型起重机械那样，用2台伺服电机驱动一个轴时，可以通过对一个轴的指令使2台电机进行同步驱动。
成为进给轴同步控制标准的轴为主控轴（M轴），与主控轴同步移动的轴称为从控轴（S轴）。
(图1.6 (a) X，A为同步轴的机床的例子也可通过同步调整功能自动地进行补偿，以便在解除紧急停止时等时消除机械坐标值的偏移。
也可以通过外部信号切换同步的启动和关闭。
1.6.1 进给轴同步控制的轴构成解释·进给轴同步控制的主控轴和从控轴成为进给轴同步控制标准的轴称为主控轴（M轴），与主控轴同步移动的轴称为从控轴（S轴）。
通过在从控轴的参数(No.8311)里设定主控轴的轴号，确定进给轴同步控制的轴构成。
·同步运行和通常运行启动进给轴同步控制（有效），与主控轴保持同步而使从控轴移动的运行称为同步运行。
另外，关闭进给轴同步控制（无效），使主控轴、从控轴各自独立移动的运行称为通常运行。
（例）主控轴为X轴，从控轴为A轴时的自动运行在同步运行时，根据主控轴的程序指令Xxxxx，X轴和A轴一边同步一边运动。
在通常运行时，与通常的CNC控制一样，主控轴和从控轴独立地运动。
程序指令为Xxxxx时X轴进行轴移动，程序指令为Aaaaa时A轴进行轴移动，程序指令为Xxxxx Aaaaa时X轴和A轴同时移动。
运行方法有两种：通过输入信号切换同步运行和通常运行的方法和始终使用同步运行的方法。
可通过设定参数SCA(No.8304#5)来选择使用哪一种方法。
通过输入信号切换同步运行和通常运行对于从控轴将参数设定为SCA(No.8304#5)=“0”时，通过信号SYNCx / SYNCJx（x为从控轴的轴号）可以切换同步运行和通常运行。
SYNCx / SYNCJx =“1”时进行同步运行，SYNCx / SYNCJx =“0”时成为通常运行。
进给轴同步控制中的情况下，输出信号SYNOx成为“1”。
设定为始终使用同步运行对于从控轴将参数设定为SCA(No.8304#5)=“1”时，与信号SYNCx / SYNCJx无关，始终进行同步运行。
·同步控制轴的轴名称主控轴和从控轴的名称，同样的名称和不同名称都无妨。
对主控和从控使用同样轴名称时的限制当对主控轴和从控轴使用同样的轴名称时，只能用手动运行进行通常运行。
不能进行自动运行或者手动数值指令。
设定轴名称的下标轴名称上可以添加如X1、X2、XM、XS这样的下标。
通过添加下标，可以在有标注同样轴名称的轴时，在画面显示上区别各轴，这样在每个轴发生报警时就可以确定是哪一个轴发生了报警。
在参数(No.3131)中设定下标。
·多个从控轴的设定对于一个主控轴，可以有多个从控轴。
（例）在下例中，X1轴和X2轴相对于XM轴进行同步。
轴名称显示控制轴轴号轴名称No.1020下标No.3131主控轴号No.8311动作XM188770Y28900X138849 1 与XM轴同步移动X248850 1 与XM轴同步移动在保有多个从控轴时的同步调整、同步误差检测，由各从控轴各自独立进行。
·与串联控制的组合可以对主控轴、从控轴分别使用串联控制。
对于轴排列的限制，与通常的串联控制限制相同。
作为进给轴同步控制并无特别限制。
·画面显示中的轴选择也可以从当前位置的画面中显示出从控轴。
对于从控轴可以通过设定参数NDP(No.3115#0)=“1”，NDA(No.3115#1)=“1”，使从控轴不予显示。
·实际速度显示中的轴选择对于从控轴通过设定参数SAF(No.8303#2)=“1”，可以在同步运行中的实际速度显示的计算中加入从控轴。
·附加有绝对位置检测器的进给轴同步控制附加有绝对位置检测器并将参数设定为SMA(No.8302#7)=“1”时，若将同步运行轴的参数APZ(No.1815#4)置于OFF，即可以将同组的同步运行轴的APZ也置于OFF。
·从控轴的镜像通过设定参数(No.8312)，可以在同步运行时对从控轴应用镜像。
镜像有效时的绝对坐标和相对坐标的变化方向与机械坐标相同。
此时，不可使用同步调整、同步误差量的检测、修正方式。
另外，不可对从控轴使用参数MIR(No.0012#0)的镜像。
因为这个镜像和参数MIR的镜像不同，所以不会对输入信号MIx<Gn106.0～Gn106.4>、输出信号MMIx<Fn108.0～Fn108.4>产生影响。
·外部机械坐标系偏移对于从控轴通过将参数设定为SYE(No.8304#7)=“1”，在同步控制中对于主控轴指令了输入输出外部数据的外部机械坐标系偏移时，可以使从控轴和主控轴偏移同样的偏移量。
·有关在使用进给轴同步时的参数(No.7310)的设定方法不通过信号(SYNC1～SYNC5<Gn138.0～Gn138.4>, SYNCJ1～SYNCJ5<Gn140.0～Gn140.4>)同步运行/通常运行进行切换（始终设定为同步状态）时，请对主控轴、从控轴设定相同的数据。
通过信号来切换同步运行/通常运行时，并非一定需要在主控轴和从控轴中设定相同的数据，请对主控轴、从控轴设定数据（1～控制轴数）。
1.6.2 同步调整解释在通电时和在解除紧急停止后等情况，进给轴同步控制的主控轴和从控轴不一定处在相同位置。
此时，使得主控轴和从控轴的位置匹配的功能就是同步调整。
·同步调整的方式通过机械坐标值的同步调整要进行同步调整，将参数SOF(No.8303#7)设定为”1”，并将基于机械坐标值的同步调整置于有效状态。
这种方式的同步调整，是将主控轴和从控轴的机械坐标值的差作为从控轴的指令脉冲而输出，通过这样的方式进行同步调整。
因为把机械坐标的差作为指令脉冲而被一次性输出，所以，如果补偿量过大机床就会突然移动。
因此，通过参数(No.8325)设定同步调整时的最大补偿量。
对于最大补偿量，请设定一个允许机床突然移动的范围内的值。
当补偿量比这个参数还大时就会发生报警(SV0001)，而不能进行同步调整。
另外，参数(No.8325)为0时，不进行同步调整。
可以用同步调整可能状态输出信号SYNOF<F0211>确认主控轴和从控轴位置偏差量的差与同步调整的最大补偿量的结果。
·接通电源后最初的同步调整接通电源后最初的同步调整，可以通过手动参考点返回操作，也可以通过绝对位置检测来进行。
此时，执行同步误差量的检测。
通过手动参考点返回操作的同步调整如果对进给轴同步控制的轴进行手动参考点返回操作，用与通常的参考点返回时同样的顺序对主控轴、从控轴各自的原点进行定位。
顺序与通常的只有1轴栅格方式相同。
但是，只使用主控轴的减速信号。
如果减速信号为“0”，主控轴、从控轴就会一起减速停止，之后变为FL速度。
如果减速信号为“1”，主控轴、从控轴就会在移动到各自的栅格点位置后停止。
通过绝对位置检测的同步调整使用绝对位置检测器作为位置检测器时，在接通电源时可以求出主控轴、从控轴的机械位置，自动地进行同步调整。
·解除紧急停止后的同步调整在解除紧急停止时、解除伺服报警时、解除伺服关断等伺服的位置控制从关闭状态到开启的状态时，也能进行同步调整。
但是，在取消轴拆卸的时候，因为不能进行同步调整，因此与接通电源时一样必须通过手动参考点返回操作而进行同步调整。
·单向同步调整通过将参数SSO(No.8305#0)设定为“1”，可以使主控轴和从控轴向一个方向移动而进行同步调整。
移动方向根据设定参数SSA(No.8304#0)的标准点而定。
例如，参数SSA=“0”时，因为以主控轴和从控轴中较大的机械坐标值作为标准，轴朝着正方向移动。
将参数SSE(No.8305#1)设定为“1”时，紧急停止后不会向一个方向进行同步调整，而是进行通常的同步调整。
1.6.3 栅格位置调整的自动设定在进行进给轴同步控制时，必须调整主控轴和从控轴的参考点。
这个功能是CNC自动调整进给轴同步控制的主控轴和从控轴的参考点（栅格位置）的功能。
[操作步骤]关于下列步骤，参数ATE (No. 8303#0)为“1”的时候有效。
1. 将参数ATS (No. 8303#1) 设定为“1”。
2. 进行电源的OFF/ON操作。
3. 在可以进行同步运行的状态下使用REF方式（在无挡块的参考点设定时采用JOG方式），使主控轴和从控轴向返回参考点的方向移动。
4. 主控轴和从控轴自动停止，栅格的偏移量落在参数(No.8326)设定范围内。
此时，在参数ATS(No. 8303#1)为“0”的同时，发生请求切断电源的报警(PW0000)。
5. 进行电源的OFF/ON操作。
6. 执行通常的参考点返回操作。
注释・关于参数设定当参数ATS(No.8303#1)被设定时，主控轴、从控轴的参数APZ(No.1815#4)、参数(No.8326)变为0。
另外，通过操作者设定参数(No.8326)时(MDI、G10L52)，参数ATE(No.8303#0)变为0。
・无法与参考偏移功能一起使用。
1.6.4 同步误差量的检测解释始终对同步误差量进行监测，当误差超过极限值时，发生报警使轴停止。
这时，执行基于机械坐标值的同步误差检测。
·基于机械坐标值的同步误差检测通过机械坐标值进行同步误差的检测。
比较主控轴和从控轴的机械坐标值，主控轴和从控轴的误差比参数(No.8314)的值大时，在发生报警(SV0005)的同时电机立即停止。
也可以在紧急停止时、伺服关断时、伺服报警时进行检测。
用输入信号切换并使用同步运行和通常运行而进行同步误差检测时，即使是通常运行也会进行误差检测。
因此，在同步运行中即使是在错误地将进给轴同步控制选择信号SYNCx或者将进给轴同步控制手动进给选择信号SYNCJx设定为“0”的情况下，也可以预防机床的受损。
另外，可以用机械坐标一致状态输出信号SYNMT<Fn210>确认主控轴和从控轴的机械坐标值的状态。
·基于位置偏差值的同步误差检测在进给轴同步控制时，监视主控轴和从控轴的伺服的位置偏差量，当超过参数(No.8323)中设定的极限值时，在发生报警(DS0001)的同时，输出进给轴同步控制位置偏差量误差报警信号<F403.0>。
报警(DS0001)被输向主控轴和从控轴。
此外，将参数设定为SYA(No.8301#4)=“1”时，在进给轴同步控制中即使切断伺服也会检测主控轴和从控轴的位置偏差极限值。
1.6.5 通过检测同步误差量恢复报警的方法解释要恢复同步误差量检测时发生的报警，可采用两种方法：使用修正方式的方法和使用通常运行的方法。