PMSM位置伺服系统的离散积分变结构控制

永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构和控制单元驱动器原理

永磁同步伺服电机（PMSM）的基本结构和控制单元驱动器原理导语：永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。

全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。

随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展，使得永磁交流伺服技术有着长足的发展。

永磁交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。

永磁交流伺服系统具有以下等优点：电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；定子绕组散热快；惯量小，易提高系统的快速性；适应于高速大力矩工作状态；相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。

永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。

全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。

现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。

伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。

控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。

交流永磁伺服系统的基本结构交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。

其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。

一种基于模糊自抗扰的PMSM伺服控制系统[发明专利]

专利名称：一种基于模糊自抗扰的PMSM伺服控制系统专利类型：发明专利
发明人：朱景伟,吕潇涵,宋鑫,荆哲
申请号：CN202011017206.7
申请日：20200924
公开号：CN112039394A
公开日：
20201204
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于模糊自抗扰的PMSM伺服控制系统，包括：检测电机转子的转速信息和位置反馈θ的光电编码器；接收用户输入的电机给定信号θ和光电编码器传送的位置反馈θ的位置速度环二阶模糊自抗扰控制器，坐标变换模块，采用坐标变换算法获得电流反馈值i/i；接收位置速度环二阶模糊自抗扰控制器传送的电流给定值i/i和坐标变换模块传送的电流反馈值i/i的电流双环一阶自抗扰控制器，SVPWM生成模块，采用扇区计算方式、开关管切换时间点计算方式获取电压空间矢量PWM并输出；接收所述SVPWM生成模块传送的脉冲信号的三相逆变器，所述三相逆变器控制相应的开关器件、从而输出电机所需要的电压值。

申请人：大连海事大学
地址：116026 辽宁省大连市高新园区凌海路1号
国籍：CN
代理机构：大连东方专利代理有限责任公司
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永磁同步伺服电机的变结构与前馈复合控制

永磁同步伺服电机的变结构与前馈复合控制戴卫力;张晓峰【摘要】为提高永磁同步伺服电机(PMSM)控制系统的性能,阐述了永磁同步电机伺服系统架构并给出了永磁同步电机的数学模型.在此基础上,对传统的三环伺服位置控制进行了分析,给出了各控制环参数的设计准则,并总结了传统伺服控制策略下的特点.随后,针对传统伺服控制系统定位精度低、响应慢的缺陷,在分析研究变结构控制和前馈控制特点的基础上,将其与传统控制相结合,提出了三者控制方式结合的复合控制策略,并对其进行了相应地理论分析.最后,建立了相应的系统仿真控制模型,并进行了测试.结果表明:变结构控制和前馈控制独立作用时均可缩短系统响应时间,而前馈控制还可提高系统的定位精度;同时复合控制结合了两者的优点,既提高了系统位置响应速度又改善了位置跟踪精度.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2019(019)004【总页数】7页(P131-137)【关键词】永磁同步电机;变结构控制;矢量控制;前馈控制【作者】戴卫力;张晓峰【作者单位】河海大学物联网工程学院, 江苏省输配电装备技术重点实验室,常州213022;河海大学物联网工程学院, 江苏省输配电装备技术重点实验室,常州213022【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)结构简单、高效且具有调速范围宽、可实现高精度定位等优点，因而被广泛应用于航空航天、机器人系统等高性能伺服领域[1]。

目前，大多通过提升逆变器、检测反馈元件等器件性能和改善相应的控制策略来提高PMSM伺服系统的整体性能[2]。

文献[3]提出了一种基于转矩角的PMSM直接转矩控制策略，并指出该策略具有较好的动静态性能和堵转启动能力，较适合转矩控制性能要求较高的应用场合。

文献[4]介绍了矢量控制和直接转矩控制，并指出了前者在电流脉动、调速范围、电流特性等方面较具优势。

基于SVPWM的PMSM矢量控制伺服系统研究

１交流伺服系给数学模型．２由于ＰＭ具有多变量、强耦合及非线性等ＭＳ
特点，为了获得高动态性能，ＰＭ交流伺服控制ＭＳ系统采用矢量控制，即通过坐标变换，把ＰＭＭＳ等效为直流电动机。在坐标变换过程中，应保证变
０引言
随着计算机技术及控制理论的发展，数控系
统广泛的应用于数控机床、玻璃深加工设备及机器人等领域。伺服系统是数控系统的重要组成部分，接受来自ＣＮＣ的指令信息，控制执行部件的运动方向、进给速度与位移量，以加工出符合要求的零件 …。伺服系统的动态响应和伺服精度是影响数控
标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，
从而形成ＰＷＭ波，以所形成的实际磁链矢量来追
踪其准确磁链圆。由于ＳＷＭ方法将逆变系统ＶＰ
和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，
也便于微处理器的实时控制，而且电流谐波分量、谐波转矩也减少，电机的转矩脉动得到抑制，而且与ＳＷＭ技术相比直流利用率有很大提高，并Ｐ
此数控系统的速度和精度等技术指标，很大程度上由伺服系统的性能所决定。伺服系统性能，主要体现在稳态跟踪误差、动态响应的精确性和快速性及
控制功率管通断时间。ＰＭ伺服进给系统要求电流环具有输出电ＭＳ流谐波分量小、响应速度快等性能，因此，ＰＭＭＳ

基于电流滞环与变结构控制的PMSM伺服系统

ｂａｕｒｅｎｄｖｒａｌｔｕｕｅｃｎｔｏｃｍｅｗｅｅｕｓｄ，ｔｅｓｍｕａｌｎｒｓｌｓｄｍｏｔａｅｔａｈｙｔｍｓｔｅａｎｄｃｒｎｔａａｉｂｅｓｒｃｔｒｏｒｌｓｈｅｒｅｈｉｌｔｅｕｔｅｎｓｒｔｈｔｔｅｓｓｅｈａｈｄ・ｏ
ｏｃｄ．ｆｌａ
ＫｅｒｓｐｒａｅｔｇｅｓｎｈｏｏｓｔＰＭ）ｖｒｂｔｃｒｃｎｒｌｓｕｏａｐｌ — ｉｈｍｄｌｉｙｗｏｄ：ｅｍｎｎｎｔｙｃｒｎｕｏｍａｍｏｒ（ＭＳ；ａａｌｓｔｅｏｔ；ｉｓｉｌｕｓｗｄｏｕｔｎｉｅｒｕｕｏｎｄｅｔａｏ（ＰＳＷＭ）ｈｓｒｓ —ａｄｃｒｎ；ｓｕａｏｎｌｓ；ｙｔｅｉｂｎｕｒｔｉｌｔｎａａｉｅｓｅｍｉｙｓ
陈庆樟饶高峰曾一凡刘仁鑫，，，
（．西农业大学工学院，西南昌３０４；．铃集团东桥齿轮有限责任公司，西南昌３００）１江江３０ＳＷＭ电流滞环控制的永磁同步电动机伺服系统及其速度环的变结构控制方Ｐ
中图分类号：Ｐ７．；Ｈ９Ｔ２３５Ｔ３文献标识码：Ａ文章编号：０１４５（０７０ — ０７０１ — ５１２０）５０７ — ３０
ＰＭＳＭｅｖｙｔｍｓｄｎｈｙｔｒｓｓｂｎｄｃｒｎｔａａｉｂｌｔｕｃｕｒｏｒｌｓｒｏｓｓｅｂａｅｏｓｅｅｉ－ａｕｒｅｎｄｖｒａｅｓｒｔｅｃｎｔｏ

基于PMSM的三环数控交流伺服系统

Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈａｅｔｄｂｅｔｉｔｅＣｅｖｙｔｍ，ｎｔｐｅｅｔｄｔｒｅｃｏｅ－ｏｐｏｔｌｅｐｐｒｓｕｙｏｊｃｓｈＮＣｓｒｏｓｓｅａｄｉｒｓｎｅｈｅｌｓｄｌｏｓｃｎｒｏ
ａｄｐｉｉｎｌｏｎｏｓｔｏｏｐｗｅｅｅｔｂｉｈｄａｄｉｐｉｉｄ．ｒｓａｌｓｅｎｓｍｌｆｅＴｈｌｅ — ｏｐｒｇａｏｅｃｏｓｄｌｏｅｕｌｔｒｗａｅｉｅｓｄｓｇｎｄ．ＴｈｅｓｔｍｙｓｅｗａｏｅｔｄｂｈｏｔｏｌｒＴｈｉｕａｉｎ，ｕｎｎａｃｌｔｏｆｔｅｃｏｓｄｌｏａａｉｄｉｓｃｒｃｅｙｔｅｃｎｒｌｅ．ｅｓｍｌｔｏｔｎｉｇａｄｃｌｕａｉｎｏｈｌｅ — ｏｐｗｓｃｒｅｎ
Ｍａｌｂｔａ／Ｓｉｕｉｋ．Ｔｈｅｕｔｎｉａｅｈｔｔｅｃｒｃｎｅｓｏｈｙｔｍｅｉｎ，Ｔｈｅｉｅｆｅｔｏｍｌｎｅｒｓｌｓｉｄｃｔｄｔａｈｏｒｅｔｓｆｔｅｓｓｅｄｓｇｅｄｓｒｄｅｆｃｆｃｎｒｅｅａｈｅｅｅｔｏｔｏｌｗｒｃｉｖｍｎ．Ｋｅｒｓ：ｓｒｏｓｓｅ；ＣＮＣ；ｖｃｏｏｎｒｌｕｉｇｙｗｏｄｅｖｙｔｍｅｔｒｃｔｏ；ｔｎｎ
摘要：文以数控交流伺服系统为研究对象，出了一种基于永磁同步电机（ＭＳ）三环控制策论给ＰＭ的

基于扩张状态观测器的PMSM积分时变滑模控制

电气传动2021年第51卷第7期摘要：为了实现永磁同步电机（PMSM ）驱动系统的高精度跟踪控制，提出了新型积分时变滑模控制策略，该策略考虑到系统的非线性和耦合特性对动、静态性能的影响，首先采用反馈线性化原理将系统模型线性化，然后为了加快动态响应过程，采用单回路结构取代串级结构设计积分时变滑模控制器。

针对负载扰动的问题，设计了一种以负载转矩为观测对象的扩张状态观测器，并将观测值反馈到控制器中以克服扰动对性能的影响。

最后在永磁同步电机实验平台上开展了对比实验研究，通过实验结果可以看出，积分时变滑模控制器使系统具有无超调、快速性的优点，提高了系统的动态和稳态性能，扩张状态观测器能够快速跟踪负载的变化，增强了控制器对负载扰动的鲁棒性。

关键词：永磁同步电机；积分时变滑模控制；反馈线性化；扩张状态观测器中图分类号：TP351文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21086Integral and Time -varying Sliding Mode Control of PMSM Based on Extended State ObserverLIU Jiawen ，YU Haisheng（College of Automation ，Qingdao University ，Qingdao 266071，Shandong ，China ）Abstract:A novel integral and time-varying sliding mode control strategy was investigated to realize the high accuracy tracing control for the permanent magnet synchronous motor （PMSM ）drive system.The influence of the nonlinear and the coupling characteristic on the dynamic and static performance of the system was considered in this strategy.Firstly ，the linearization model of PMSM was derived from feedback linearization technology.Then ，in order to accelerate the dynamic response process ，the single-loop structure was adopted instead of the cascade control to design the integral and time-varying sliding mode controller.Aiming at the problem of load disturbance ，an extended state observer with load torque as observation object was designed ，and the estimated value was fed back into the controller to overcome the influence of disturbance on performance.Finally ，the comparative experiment study was carried out on the PMSM experimental platform.Experimental results show that the integral and time-varying sliding mode controller can make the system has the advantages of rapidity and no over-shoot ，improve the dynamic and static performances.The extended state observer can observe the change of the load torque rapidly and enhance the robustness of the controller to load disturbance.Key words:permanent magnet synchronous motor （PMSM ）；integral and time-varying sliding mode control ；feedback linearization ；extended state observer基金项目：国家自然科学基金（61573203）作者简介：刘佳雯（1994—），女，硕士研究生，Email ：*****************通讯作者：于海生（1963—），男，博士，教授，博导，Email ：***************.cn基于扩张状态观测器的PMSM 积分时变滑模控制刘佳雯，于海生（青岛大学自动化学院，山东青岛266071）永磁同步电机（permanent magnet synchro⁃nous motor ，PMSM ）由于其固有的低转子惯性、高效率、结构坚固、高功率密度等优点，在电动汽车、风力发电系统、机器人等各种工业应用中受到了广泛关注[1-3]。

基于模糊PI控制的PMSM位置伺服系统仿真

基于模糊PI控制的PMSM位置伺服系统仿真
王翔;马瑞卿;吉攀攀
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2010(043)003
【摘要】本文在分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,在Matlab的Simulink环境下构建了隐极式永磁同步电机位置伺服系统的仿真模型.控制系统采用经典的三闭环结构,其中电流环采用id=0的矢量控制策略,速度环采用PI控制,位置环采用模糊PI自适应控制,自适应控制通过Matlab软件编程.文中给出了系统各模块仿真模型的建立方法,并针对工程系统实际参数,进行了负载突加突卸时位置、速度和转矩瞬态过程仿真与分析.结果表明,该系统抗干扰性好,能快速准确地跟踪位置及转速给定.
【总页数】4页(P52-55)
【作者】王翔;马瑞卿;吉攀攀
【作者单位】西北工业大学,自动化学院,西安,710072;西北工业大学,自动化学院,西安,710072;西北工业大学,自动化学院,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TM351;TM341
【相关文献】
1.基于模糊PI控制器的PMSM矢量控制 [J], 张洪新;涂群章;蒋成明;潘明;黄皓
2.基于双模糊PI控制的交流位置伺服系统研究 [J], 孙旭霞;孙伟;樊昱琨;宁红英
3.基于矢量控制的PMSM位置伺服系统电流滞环控制仿真分析 [J], 陈先锋;舒志兵;赵英凯
4.基于SCA优化模糊PI控制器的PMSM转速控制 [J], 陈冬;赵宇红
5.基于改进模糊PI控制器的PMSM矢量控制系统仿真 [J], 胡堂清;张旭秀
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