交流伺服电机的控制研究
数控机床交流伺服系统矢量控制的研究论文 精品

1绪论1.1课题研究的背景及意义数控技术是先进制造技术的关键技术之一,随着制造自动化水平和加工精度的提高,数控技术必将在未来的现代制造中起着非常重要的作用。
伺服系统(Servo System)是自动控制系统的一个分支,通常应用闭环控制结构来控制被控制对象的某种状态,使其能自动、连续、精确的复现输入信号的变化规律。
伺服控制技术伴随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的发展而发展。
在主流的电机伺服系统中,电机控制技术是伺服控制的核心。
交流电机的控制方法一直是研究的热点。
20世纪70年代产生的矢量控制技术,对交流电机的控制产生了划时代的影响。
矢量控制在理论上解决了交流电机的转矩控制问题,实现了交流电机模型的解耦,使其控制性能发生了质的飞越。
随着多年的发展,交流伺服系统正逐步取代直流系统成为运动控制系统的主流。
目前,矢量控制是交流电机应用最广泛、最有效的控制方法。
数控机床的伺服系统是数控机床关键功能部件,是机床运动的最终执行件。
伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标,其性能对加工精度与加工效率都起着重要的作用,在整个数控机床的成本构成中伺服系统也占有相当大的比例。
所以,一个高精度,高性能的数控机床必须配置与之相适应的高性能的伺服驱动系统,才能充分发挥整个数控机床的性能与优势。
随着交流伺服技术的发展,交流伺服已逐步占据数控机床伺服系统的主导地位。
由于通过采用矢量控制等先进的控制方法,交流伺服性能迅速提高,目前无论是数控系统的进给伺服驱动,还是主轴驱动,交流伺服系统都处于主流地位,正逐步淘汰直流伺服系统。
现在国内外的数控产品的伺服系统绝大多数采用交流系统。
因此,从数控加工特点出发,以矢量控制为着眼点,研究交流伺服系统的控制技术,紧跟其它学科先进技术的发展,消化吸收前沿技术,进一步推进数控技术,制造技术的完善和发展,有着十分重要的意义。
同时,作为现代伺服系统主流的交流伺服技术,是研制开发各种先进的机电一体化设备,如数控机床、加工中心、工业机器人等的关键性技术。
基于单片机交流伺服电机控制研究[论文]
![基于单片机交流伺服电机控制研究[论文]](https://img.taocdn.com/s3/m/a06486106bd97f192279e97c.png)
基于单片机的交流伺服电机控制研究【摘要】设计一种单片机控制下的交流伺服电机转速系统,详细介绍它的硬件组成原理及其软件实现过程,实现了对通用交流伺服电机的速度闭环控制。
通过对实验结果的分析可以看出,本设计基本达到了系统对伺服电机转速控制的要求。
【关键词】单片机交流伺服电机由于交流伺服电机具有体积小、重量轻、大转矩输出、低惯量和良好的控制性等优点,因此已被广泛应用于自动控制系统和自动检测系统中。
在自动控制系统中,交流伺服电机的作用是把控制电压信号转换成机械位移,也就是把接收到的电压信号转变成该电机的一定转速或角位移,因此可以用单片机实现对伺服电机的控制。
1 总线驱动、数据、地址锁存及译码电路由于单片机的数据线和低位地址线共用必须加地址锁存器进行低位地址锁存,使用74l5373作为地址锁存器,当应用系统规模过大,扩展所接芯片过多,超过总线的驱动能力时,系统将不能可靠工作,此时应加用总线驱动器来减少读数据的持续时间,使用74ls245作数据驱动器整个系统可扩展的外部数据总共为64k,由于单片机外部数据存贮器和i/o是统一编址的,我们将低32k作为外部扩展的数据存储器,高译码电路采用两片74ls138用了32k作为i/o使用或留给以后扩展用74ls21,74lsll构成。
控制系统采用p89c58单片机作为控制系统处理器,该系列单片机默认1t模式,运算速快,片上集成1280字节ram,60k的flash程序存储器,还有eeprom,可使系统结构更为简单、实用电机选用的是松下的msmd5azg1u型交流伺服电机,额定输出功率50w,内置20位的增量式光电编码器。
驱动器选用的是松下的minasa5系列交流伺服驱动器madht 1505e。
伺服驱动器连接器x4(50脚)作为外部控制信号输入、输出接口,可以接收控制器发送给驱动器的控制指令。
交流伺服电机的控制方式有三种:位置控制、速度控制、转矩控制。
在位置控制模式下,驱动器接收单片机的位置控制指令信号,经电子齿轮分倍频后,在偏差可逆计数器中与反馈脉冲信号比较后形成偏差信号。
交流伺服电机实验报告

一、实验目的1. 了解交流伺服电机的结构、工作原理和特点。
2. 掌握交流伺服电机的驱动方法及控制策略。
3. 通过实验验证交流伺服电机的性能,为实际应用提供参考。
二、实验内容1. 交流伺服电机的结构分析2. 交流伺服电机的工作原理3. 交流伺服电机的驱动方法4. 交流伺服电机的控制策略5. 交流伺服电机的性能测试三、实验设备及仪器1. 交流伺服电机实验台2. 交流伺服电机驱动器3. 交流伺服电机控制器4. 功率分析仪5. 数据采集卡6. 计算机四、实验步骤1. 交流伺服电机的结构分析(1)观察交流伺服电机的结构,了解其主要组成部分,如定子、转子、端盖、轴承等。
(2)分析各部分的功能及相互关系。
2. 交流伺服电机的工作原理(1)观察交流伺服电机的工作过程,了解其电磁感应原理。
(2)分析交流伺服电机的启动、运行和停止过程。
3. 交流伺服电机的驱动方法(1)学习交流伺服电机的驱动电路,了解其工作原理。
(2)分析驱动电路中的主要元件及其作用。
4. 交流伺服电机的控制策略(1)学习交流伺服电机的控制方法,了解其闭环控制原理。
(2)分析控制策略中的主要参数及其调整方法。
5. 交流伺服电机的性能测试(1)连接实验设备,进行实验前的准备工作。
(2)启动交流伺服电机,观察其运行状态,记录相关数据。
(3)分析实验数据,验证交流伺服电机的性能。
五、实验结果与分析1. 交流伺服电机的结构分析通过观察实验台上的交流伺服电机,我们可以看到其主要由定子、转子、端盖、轴承等部分组成。
定子由线圈绕制而成,转子由永磁体构成。
当交流电源通过定子线圈时,产生旋转磁场,驱动转子旋转。
2. 交流伺服电机的工作原理实验过程中,我们发现交流伺服电机在启动、运行和停止过程中,其转速、转矩和功率等参数均与输入的交流电源频率、电压和相位角有关。
通过调整这些参数,可以实现交流伺服电机的精确控制。
3. 交流伺服电机的驱动方法实验中,我们学习了交流伺服电机的驱动电路,了解到其主要由逆变器、滤波器、电机和控制器等部分组成。
基于DSP的交流伺服电机控制系统的研究

基于DSP的交流伺服电机控制系统的研究在早期的时候,伺服电机一般采用直流电机。
而直流电机本身具有电刷及换向器,在电机运行时由于摩擦容易产生火花,因此使得直流电机的使用场合受到了一定的限制。
同时,长期的摩擦会导致电刷及换向器损坏,增加了维修的成本。
随着社会的不断发展,伺服系统的应用也越来越广泛。
本文提出了一种基于DSP 的交流伺服电机控制系统,给出了控制系统的硬件和软件设计。
标签:基于DSP;交流伺服电机;控制系统;研究1 前言数字控制系统是自动控制理论和计算机技术相结合的产物,一般是指微处理机参与控制的开环或闭环系统,通常具有精度高、速度快、存储量大和有逻辑判断功能等特点,因此可以实现高级复杂的控制方法,获得快速精密的控制效果。
目前大多数运动控制系统仍采用单片机来进行设计,虽然成本相对较低,但运算能力较弱难以完成大运算量算法。
针对伺服驱动系统高速度、高精度的要求,出现了许多适应不同工作状况的高性能的控制算法。
但是这些控制算法都是基于传统的硬件结构,伺服驱动器只能采用某种固定的控制算法,系统不能根据工作环境、负载状态的变化实时地调整控制算法和控制参数,不能充分发挥不同控制算法的性能特点,从而影响了伺服驱动器在不同工作环境下性能的发挥。
DSP具有极强的数字计算能力,利用DSP可将很多新型的控制算法应用于伺服控制。
本文提出了以最新的数字处理芯片(DSP)TM$320F28335为核心控制芯片的交流伺服电机控制系统,它具有功耗小、性能高、运算速度快、数据和程序存储器容量大、AD采样和处理精度高等特点,能满足伺服系统复杂控制算法的要求。
2 交流伺服技术的发展趋势采用新型的高速微处理器和数字信号处理器(DSP)的现代交流伺服技术已经全面取代模拟器件的伺服控制技术成为市场主流,现在数字信号闭环控制已经非常普遍,如电流环、速度环、位置环等。
高性能的DSP、ARM等新型电力电子半导体器件越来越多用于伺服控制系统。
交流伺服电动机实验报告

交流伺服电动机实验报告交流伺服电动机实验报告一、引言交流伺服电动机是一种广泛应用于工业自动化领域的电动机。
它具有高精度、高效率和快速响应等优点,在机械控制系统中扮演着重要的角色。
本实验旨在通过对交流伺服电动机的实际应用和性能测试,深入了解其工作原理和特性。
二、实验设备与方法本实验采用了一台常见的交流伺服电动机系统,包括电机、伺服驱动器和控制器。
实验过程中,我们通过改变控制器发送给驱动器的指令,来控制电动机的转速和位置。
同时,利用示波器和测速仪等仪器,对电动机的性能进行测试和分析。
三、实验结果与分析1. 转速控制实验首先,我们进行了转速控制实验。
通过改变控制器发送的转速指令,我们观察到电动机的转速能够准确地跟随指令变化。
实验结果显示,交流伺服电动机具有较高的转速控制精度和稳定性,能够满足工业自动化系统对转速精度的要求。
2. 位置控制实验接下来,我们进行了位置控制实验。
通过改变控制器发送的位置指令,我们观察到电动机能够准确地移动到指定位置。
实验结果显示,交流伺服电动机具有较高的位置控制精度和响应速度,能够满足工业自动化系统对位置控制的要求。
3. 转矩控制实验为了进一步了解交流伺服电动机的性能,我们进行了转矩控制实验。
通过改变控制器发送的转矩指令,我们观察到电动机能够在不同负载下输出相应的转矩。
实验结果显示,交流伺服电动机具有较高的转矩输出能力和稳定性,能够适应不同负载的需求。
四、实验结论通过本次实验,我们对交流伺服电动机的工作原理和性能有了更深入的了解。
实验结果表明,交流伺服电动机具有高精度、高效率和快速响应等优点,适用于工业自动化系统中对转速、位置和转矩等要求较高的场景。
五、实验总结本实验通过对交流伺服电动机的实际应用和性能测试,深入了解了其工作原理和特性。
同时,我们还学习到了如何通过控制器发送指令来控制电动机的转速、位置和转矩,并通过仪器测试和分析来评估电动机的性能。
这些知识和技能对于我们今后在工业自动化领域的研究和实践具有重要意义。
交流伺服控制系统的发展现状及其研究热点

交流伺服控制技术是整个伺服系统的核心,主要采用基于矢 量控制的PID控制算法,同时,许多现代伺服控制系统还采用 了磁场定向控制、直接转矩控制等技术。
国内外主要供应商及产品特点
国外供应商
目前,全球范围内有许多知名的交流伺服系统供应商,如日本安川电机、德 国西门子、美国通用电气等。这些供应商的产品线非常广泛,并且产品性能 优异,尤其在高端市场上有很大的竞争优势。
研究不足与展望
本文所研究的交流伺服控制系统在某 些方面仍存在不足,例如抗干扰能力 、节能性能等方面还有待进一步提高 。
随着人工智能、物联网、云计算等技术的 不断发展,未来交流伺服控制系统将有望 实现更加智能化、网络化、绿色化的发展 。
针对不同应用场景和需求,需要进 一步研究适应各种复杂环境和作业 条件的交流伺服控制系统,拓展其 应用范围和提高适应性。
THANK YOU.
新一代信息技术融合
将人工智能、机器学习、大数据和云 计算等新一代信息技术与伺服控制系 统相结合,形成智能化的伺服控制系 统,提高系统的自适应、自学习和自
组织能力。
研究基于信息物理系统(CPS)的伺 服控制系统,实现系统的信息感知、 建模、仿真和控制的一体化,提高系
统的协同性和灵活性。
探索5G、物联网和工业互联网等技术 在伺服控制系统中的应用,实现系统 的远程监控、故障预警和优化调度等
对交流伺服控制系统的可靠性进行全面评估,提出系统的故障检测、诊断和容错 控制方法,以提高系统的安全性和稳定性。
节能与环保要求
研究节能控制策略,降低系统的能耗 ,提高能源利用效率,以符合绿色制 造和可持续发展的要求。
采用环保材料和工艺,降低系统的生 产和使用对环境的影响,实现绿色设 计和制造。
实验1 交流伺服电机控制实验

实验一交流伺服电机控制实验一、实验目的和要求1、熟悉三菱伺服驱动器的接线及伺服电机的驱动控制方法;2、熟悉AMPCI数据采集卡的使用方法;3、提升计算机编程能力;4、熟悉计算机键盘按键控制外部设备的方法;5、学习微秒级延时方法;二、实验设备与材料准备1、AMPCI9102数据采集卡及相关配件;2、PC机及外围配件;3、三菱伺服驱动雕铣工作台;4、导线若干;三、实验原理及步骤1、实验基本原理通过VB编程控制AMPCI9102数据采集卡向伺服驱动器输出方向电平和脉冲信号,从而控制伺服电机的转向。
举例:欲让X轴电机正转一个脉冲,我们只要先向X轴电机发一个方向电平,现假定高电平1为反转,那么正转就应该发低电平0;然后发一个脉冲即可实现。
若需电机连续转动,则应在脉冲间安插一个延时,建议50毫秒左右。
AMPCI9102数据采集卡相关命令:1)打开AMPCI设备:函数:void _stdcall AM9102_Open(HANDLE *phPLX9052, WORD nCardNum)功能:打开AMPCI-9102卡入口有效参数:nCardNum = 0,1,2,3...出口返回值: 1 打开设备成功0 打开设备失败2)16BIT开关量输出函数:void _stdcall AM9102_D0(HANDLE hPLX9052, WORD date)功能:输出16BIT数字量入口有效参数:date-输出数值, 取值范围0000-FFFF出口返回值: 无3)16BIT开关量输入:函数:WORD _stdcall AM9102_DI(HANDLE hPLX9052)功能:读入16BIT数字量输入状态入口有效参数:无出口返回值: DI-输出数值范围0000-FFFF4)关闭AMPCI设备:函数:void _stdcall AM9102_Close(HANDLE hPLX9052)功能:关闭某一AMPCI9102卡入口有效参数:无出口返回参数:无2、实验步骤1)读懂AMPCI9102数据采集卡的数字量输入/输出插座各引脚定义NC 40 ⊙⊙ 39 NCNC 38 ⊙⊙ 37 NC 19 37 GND 36 ⊙⊙ 35 GND 18 36 +5V 34 ⊙⊙ 33 +5V 17 35 B07 32 ⊙⊙ 31 B06 16 34 B05 30 ⊙⊙ 29 B04 15 33 B03 28 ⊙⊙ 27 B02 14 32 B01 26 ⊙⊙ 25 B00 13 31 B08 24 ⊙⊙ 23 B09 12 30 B10 22 ⊙⊙ 21 B11 11 29 B12 20 ⊙⊙ 19 B13 10 28 B14 18 ⊙⊙ 17 B15 9 27 AO7 16 ⊙⊙ 15 AO6 8 26 AO5 14 ⊙⊙ 13 AO4 7 25 AO3 12 ⊙⊙ 11 AO2 6 24 AO1 10 ⊙⊙ 9 AO0 5 23 AO8 8 ⊙⊙ 7 AO9 4 22 A10 6 ⊙⊙ 5 A11 3 21 A12 4 ⊙⊙ 3 A13 2 20 A14 2 ⊙□ 1 A15 12)接线5 ——X电机脉冲信号24——X电机方向电平6——Y电机脉冲信号25——Y电机方向电平7——Z电机脉冲信号26——Z电机方向电平3)驱动器设置PA01:,控制模式0000,位置控制PA05:500,表示一转所需要的脉冲数PA13:脉冲输入形式0011,负逻辑,脉冲+符号PA14:方向选择,0或者1PD01:限位、伺服使能、比例、转矩等选择,如设置为0000,即可使得外部信号对这些功能进行控制,如图所示:4)驱动器引脚接线10——脉冲信号35——方向信号20、12——+24V46——地42——急停,平时接低电平43、44——限位,平时低电平15——伺服使能,低电平有效5)编程要点Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut):输出数字量信号intWordOutmicroSec longDelaymicroSecond:延时longDelaymicroSecond微秒四、实验参考程序_______________________________________________________________________________ X轴正转:Public Sub Xinc()intWordOut = &H0Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H1Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubX轴反转:Public Sub Xdec()intWordOut = &H2Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H3Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubY轴正转:Public Sub Yinc()intWordOut = &H0Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H4Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubY轴反转:Public Sub Ydec()intWordOut = &H8Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &HCCall AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubZ轴正转:Public Sub Zinc()intWordOut = &H0Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H10Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd SubZ轴反转:Public Sub Zdec()intWordOut = &H20Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)intWordOut = &H30Call AM9102_DO(hPLX9052, intWordOut)microSec longDelaymicroSecondEnd Sub_______________________________________________________________________________五、实验思考题1、为什么需要延时?2、测试longDelaymicroSecond取不同的数值,对伺服电机运行的影响。
交流伺服电机的控制方式

交流伺服电机的控制方式交流伺服电机是一种高性能的控制系统,广泛应用于工业生产和自动化领域。
在实际应用中,如何选择合适的控制方式对于交流伺服电机的性能和稳定性具有重要影响。
本文将探讨交流伺服电机的控制方式及其在不同场合的应用。
在交流伺服电机的控制方式中,最常见的方法是PID控制。
PID控制是一种经典的反馈控制方法,通过比较实际输出与设定值之间的差异,来调整控制参数,使系统输出逼近设定值。
在交流伺服电机中,PID控制可以有效地控制电机的速度、位置和转矩,实现精准的运动控制。
除了PID控制外,还有许多其他的控制方式可以用于交流伺服电机,如模糊控制、神经网络控制和模型预测控制等。
这些高级控制方法可以进一步提高电机系统的性能,使其在动态响应、抗干扰能力和控制精度等方面表现更加优异。
在实际应用中,选择合适的控制方式需要考虑多个因素,包括系统的性能需求、控制稳定性、成本和实现难度等。
例如,对于需要高精度控制和快速响应的应用,可以选择采用模型预测控制等高级控制方式;而对于一些简单的应用场景,PID控制已经可以满足要求。
此外,交流伺服电机的控制方式也受到控制器的影响。
在不同类型的控制器中,如单片机控制器、DSP控制器和PLC控制器等,对于交流伺服电机的控制方式和性能都有不同的影响。
因此,在选择控制方式时,还需要考
虑到控制器的特性和性能,以保证系统的稳定运行。
综上所述,交流伺服电机的控制方式对于提高系统的性能和稳定性具有重要意义。
选择合适的控制方式可以有效地提高电机系统的性能,实现精准的运动控制。
在未来的研究中,可以进一步探讨新的控制算法和方法,以提高交流伺服电机系统的性能和应用范围。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
交流伺服电机的控制研究
摘要:随着科学技术的不断发展和计算机技术的不断进步,以及现代控
制理论的不断创新,交流伺服系统作为现代主力驱动设备,在机器人、数控机床
和航空航天等领域发挥着越来越重要的作用,是现代化工业生产不可或缺的一部分。
因此对于电机控制的要求也越来越严格和多样。
本文以交流伺服电机的控制
为题,简单介绍几种电机控制的方法。
关键词:交流伺服电机;矢量控制;永磁同步电机;直接转矩控制
0 前言
交流伺服电机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子
上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf 上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个
伺服电动机[1]。
20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术
的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继推出各
自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。
交流伺服系统已
成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。
90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波
电动机伺服驱动。
交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。
1 交流伺服系统的现状与发展方向
1.1 交流伺服控制系统的现状
伺服控制系统虽然应用已久,大量应用于结构简单的直流电机,在结构复杂
的交流电机应用中还无法达到人们理想的效果,使得应用受到限制。
由于直流电
机控制简单,长期应用于各种领域。
直到年,德国西门子工程师提出了矢量控制
方法,将交流电机解耦后再控制,使交流电机能够和直流电机的控制性能有极高
的相似之处,解决了长期阻碍交流电机发展的控制问题。
交流电机冰开始广泛在
伺服控制领域应用起来,未来必将取代直流电机,在伺服控制领域中占主导地位。
由于各项相关技术理论的进一步完善,应用不断深入,验证了交流伺服系统
的稳定性。
发达国家的电器公司在伺服控制领域,直流电机已经由交流电机完全
代替。
目前,虽然交流伺服控制在国外的应用与发展都获得了巨大的成功与发展,但在我国由于交流伺服控制系统研究和应用起步较晚,距离发达国家还有很大的
差距。
由于工业制造业对交流伺服电机的需求使交流伺服控制器的研究逐年变热。
目前,国家高度重视交流伺服控制的发展前景,已将其加入专项计划,投入大量
资金用来提高交流伺服系统的研发与应用。
根据已有的研究结果,可以推断出交
流伺服电机控制系统的发展趋势,由此得出以下结论:
(1)直流伺服开始由交流伺服取代
在发达国家,交流伺服电机比重高于,但目前在国内比重仍然较低,随着交
流伺服技术提高,交流伺服电机迟早会取代直流伺服电机以满是高精度工业要求。
(2)实现数字化控制
交流伺服系统的关键部分是交流伺服控制器,需要其能够快速完成一些复
杂的算法,控制器性能的优劣直接影响系统的各项指标。
随着科技的进步,集成
芯片运算处理速度日益加快,如有强大的数字信号处理能力,能够对先进的控制
算法进行快速处理。
(3)智能化
智能化是未来的趋势,要求系统能够实时的储存系统中的各个参数,而且能
够根据外部变化做出相应的调整,使系统回归稳定的运行状态,得到人们期望的
稳定性,当系统出现问题时,能够显示故障的原因和类型。
在许多情况下,我们
无法轻易的获得精确的数学模型,因此难以设定初始参数,但智能控制可以利用
智能算法的优越性,反复多次运算寻找最优值,降低了设计开发的难度。
1.2 交流伺服系统的结构
图1.1三环控制系统结构
如图1.1所示,交流伺服的控制系统主要由交流伺服电机、检测元件、功率
驱动变换器以及三个控制环组成。
交流伺服系统通常采取位置环、速度环、电流环组成的三闭坏的控制结构。
位置环为外环,用于保证稳态精度和动态的跟踪能力,反馈影响系统的精度与追
踪能力,在实际应用中使用较少。
速度环和电流环纽成双闭环控制系统称之为内环。
速度环是伺服系统中极为重要的环节,速度控制具有高精度和快速的反应
特性,其实质就是速度脉动率小,频率响应快,调速范围宽。
它的输入为位置环
PID的输出[2]。
位置环和速度环的实质是慢回路,而电流环实质是快回路,也是最重要的-
-环。
它是提高控制精度和响应速度的关键。
速度环能提高系统的魯棒性,防止
速度大范围波动。
为了生产实践的安全,要求控制电枢电流值不能过高。
电流环
的中心思想是:将给定的电流与经过逆变器的输出电流作比较,通过比较的结果
改变逆变器的幵关状态,使电流偏差在-个小范围内。
由于本文采用的矢量控制
方式,故需要将三相旋转电流经过坐标变换为两相旋转电流作为电流环的输入量。
1.3交流伺服系统的控制策略
交流伺服电机主要控制策略有:矢量控制、直接转矩控制和智能控制等。
1.3.1矢量控制
矢量控制的原理为:将定子电流分解为转矩分量和励磁分量,两个分量之间
相互正交,通过使定子电流与转子磁通相解稱,分别对其进行独立控制。
;应用
矢量控制策略的优点是调速范围很宽、动态性能好、结构相对简单且转矩易控制,对于性能要求较高的场合能充分发挥其优越性,非常适用于交流屯机。
使交流电
机的动态性能堪比直流电机。
1.3.2直接转矩控制
直接转矩控制策略(DTC)是继矢量控制策略之后发展获得的一种新的变
频调速方法,该方法一经发现就得到了广泛的关注。
其与矢量控制的区别在于直
接转矩技术摒弃了矢量控制的解耦思想,省去了复杂的电机模型推导。
直接将定
子磁链和电磁转矩作为被控对象,省去了对复杂坐标的变换。
因为直接转矩只将
定子的参数作为被控对象,从而受电机参数的影响较小,克服了矢量控制计算量大,容易受到电机参数影响等缺点。
1.3.3智能控制
智能控制是指控制器具有智能算法,能够通过算法快速达到预定目标,可以
在无人为干预的情况下处理外界的干扰。
智能控制与传统的控制方式有密切的关系,常规控制包含于智能控制中。
传统的控制方式对模型的要求较高,如理非线
性的能力也较弱。
而智能控制对模型要求较低,即使对被控对象的模型知之甚少,或者结构和参数大幅度改变,智能控制依旧可以很好的完成人们的期望,而对于
传统控制來说很难解决。
智能控制继承了人的思维方式,在复杂的情况下做出正
确的选择由于智能控制突出的优越性。
随着数学算法的不断进步,出现了基于模
糊算法、蚁群算法、遗传算法、神经网络等算法的智能控制。
目前,智能控制学
科是发展最为迅速的学科,被许多国家认为是在21世纪提高国家竞争力的核心
技术。
但智能控制也有缺点:控制精度较低,依赖操作人员的控制经验,系统的
控制策略较复杂[3]。
参考文献:
[1]乔木, 刘品宽. 永磁电机空间矢量脉宽调制技术及其死区时间补偿的仿
真[J]. 机电一体化, 2018(2):6.
[2]刘军, 楚小刚, 白华煜. 基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电机直接转矩控制研究[J]. 电工技术学报, 2005, 20(6):5.
[3]张智远. 基于直接转矩控制的永磁同步电机控制系统改进策略研究[D]. 大连海事大学, 2016.。