基于PMSM的三环数控交流伺服系统
基于自抗扰控制的双环伺服系统详解
基于自抗扰控制的双环伺服系统详解近年来，由于永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）高转矩电流比、效率高等优点，在伺服系统中得到广泛应用。
随着人们对快速定位、调试简单等需求的增加，对伺服驱动器的控制技术提出了更高要求。
因此PMSM构成的伺服系统的控制技术成为研究热点。
针对永磁同步电机系统存在的负载转矩扰动和参数摄动等干扰，人们采用不同的思路进行解决。
一方面，以经典的PID控制为基础，研究参数的在线调整。
另一方面，智能控制技术、滑模变结构控制、预测控制、观测器等先进的控制理论也得到广泛地研究。
本文针对PMSM位置控制，提出一种基于自抗扰控制的双环控制方法。
将ADRC引入到PMSM伺服系统的控制中，利用二阶非线性ADRC实现位置、速度的复合控制，从控制结构上将传统位置、速度、电流三环串级控制变为位置电流双环控制，可简化伺服系统的调试过程和提高动态响应速度。
在建立伺服系统数学模型的基础上，给出位置环的二阶非线性ADRC、电流环一阶线性ADRC的设计方法，并对伺服系统的动态响应以及抗扰动性能进行研究。
一、ADRC抗干扰机理ADRC之所以能够有效地提高系统的抗干扰能力，关键之处在于从被控输出量中提取干扰信号，并在控制律中进行扰动补偿。
为了对系统中的扰动进行观测，需要设计扩张状态观测器，其以系统实际输出y和控制量u来跟踪估计系统的状态变量和扰动量，形式如下所示：式中：z1，z2，，zn为状态变量的观测值;zn+1为扰动估计值;01，02，，0（n+1）为观测器参数。
当i（e）为线性函数时，ESO为线性观测器;而i（e）具有非线性特性时，则为非线性观测器，通过适当选择参数来准确估计系统的状态变量和扰动值。
二、伺服系统自抗扰控制1、伺服系统扰动分析在同步旋转坐标系下，电磁转矩Te可表示为。
基于PMSM的伺服系统电流环的仿真
电流环的数学模型 ， 进行 了仿真 ， 到了相应 的仿 真波形 ， 得 验 证了整个 系统设计的正确性 ， 为其动态性 能和稳态性 能 以便
的分析提供依据 。
重合 ， 轴 超 前 Ａ 轴 ９。 ０；
对于两 相旋 转坐 标 系 ｄ一 图１ Ｍ Ｍ坐标系相对坐标关系 Ｐ ｓ ｑ ｄ轴跟单磁极 的 Ｎ极方 向相 同， ， 即和磁力线 的方向相 同， ｑ 轴超前 ｄ轴 ９ 。 ｏ 。从三相定子坐标系 Ａ— Ｂ—Ｃ变换 到两相静 止坐标系 一 称为 Ｃａｋ 卢， ｌ ｅ变换 。两 相静止 坐标 系（ 卢） ｒ 仅一 向两相旋 转坐标 系（ ｄ—ｑ 的转换称为 Ｐ ｒ ） ａｋ变换 。最终 得到 三相 永磁 同步 电机在转子 ｄＯ坐标系统下转矩方程和 电压方 ｑ 程基本方程为 ：
关键 ￣ ｉ Ｍ Ｍ： 电流环 Ｓ Ｐ Ｍａａ／ｉ ｉＩ 伺 服 系统 Ⅱ ｂＳ ｈ（ ０ － ＿ ０
－ －
＿
－
中图分类号：Ｐ ￣． Ｔ ２４６
文献标识码 ： Ａ 文 章编号： ０ ６８ （００ ｏ — Ｏ ｔ ２－ ８６ ２１ｌ４ ０ ｊ０ ｏ 】 ２
Ｔｈ ｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ｒ ｅ ｔＬｏ ｐ Ｂａ ｅ ｎ Ｐ Ｓ ｅ Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｆ Ｃｕ ｒ ｎ ｏ ｓ ｄ ｏ Ｍ Ｍ ｏ
＋
） ０ 一
（） １
（） ２
定子绕组 三相对称 ， 各相绕组 的轴 线在空间上互 差 １０ 电角 ２。 度 ；）忽略铁心饱 和 、 ２ 不计 涡流和磁滞 损耗 ； ）永磁材料 的 ３
“ ＝ Ｒｉ ｃ ｌ
ｆ、
Ｌ ）＋∞（Ｊ ＋Ｌ ￣ ） ， ｉ ｓ
电导率为零 ； 相 绕组 中感应 电动势 波形是 正弦波 圳 。这 ４ ）
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。
永磁同步伺服电机(PMSM)驱动器原理
永磁同步伺服电机（PMSM）驱动器原理中达电通股份有限公司中达电通公司伺服数控产品处 周瑞华 Zhou Reihua摘 要： 永磁交流伺服系统以其卓越的性能越来越广泛地应用到机器人、数控等领域，本文对其驱动器的功能实现做了简单的描述，其中包括整流部分的整流过程、逆变部分的脉宽调制（PWM ）技术的实现、控制单元相应的算法等三个部分。
关键词： DSP 整流 逆变 PWM 矢量控制 1 引言随着现代电机技术、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：（1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；（2）定子绕组散热快；(3)惯量小，易提高系统的快速性；（4）适应于高速大力矩工作状态；（5）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。
2 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。
基于矢量控制的PMSM位置伺服系统电流滞环控制仿真分析
点) 位置对正弦波进行采样时 ,由阶梯波与三角波 的交点所确定的脉宽 ,在一个载波周期 (即采样周 期) 内的位置是对称的 ,这种方法称为对称规则采 样 。该方式可以使得输出的电压较非对称采样规 则高 ,同时使微处理器工作量减少 。
图 4 电流滞环跟踪控制电流波形示意图
3. 2 三角载波比较方式的电流滞环控制 采用三角载波比较方式基本原理是 :把指令
2 PMSM 位置伺服系统矢量控制 方案
建立 PMSM 及其驱动器的传递函数 。以凸
19
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电气传动 2006 年 第 36 卷 第 6 期
基于矢量控制的 PMSM 位置伺服系统电流滞环控制仿真分析
装式转子结构的 PMSM 为对象 ,在假设磁路不饱
和 ,不计磁滞和涡流损耗影响 ,空间磁场呈正弦分
布的条件下 ,当永磁同步电机转子为圆筒形 ( L d
= L q = L ) ,摩擦系数 B = 0 , 得 d , q 坐标系上永磁
电气传动 2006 年 第 36 卷 第 6 期
输出正电平 ,驱动上桥臂功率开关器件 S1 导通 , 此时逆变器输出正电压 , 使实际电流增大 。当实 际电流增大到与给定电流相等时 , 滞环控制器仍 保持正电平输出 , S1 保持导通 , 使实际电流继续 增大直到达到 ia = iaref + h , 使滞环翻转 , 滞环控制 器输出负电平 ,关断 S1 ,并经延时后驱动 S4 。
Abstract :Hysteresis2band current2co nt rol scheme of PMSM po sition servo system based o n vector co nt rol is analyzed deeply. For t he sake of high2performance current2loop in po sitio n servo system , we st udied general hysteresis2band current2cont rol and t riangular carrier wave hysteresis2band current2cont rol. Simulatio n models of t he two mode are build in Matlab , by t he simulatio n analysis , we can know t hat general hysteresis2band cur2 rent2cont rol will seriously influence o n performance of system , and triangular carrier wave hysteresis2band cur2 rent2cont rol can be used for good cont rol perfo rmance. When t riangular carrier wave hysteresis2band current2 co nt rol is used , analytical result s are good agreement wit h t he simulation result s , and t he result s can p rovide t heoretical basis fo r t he design of servo system.
基于转子磁场定向控制的PMSM伺服系统建模仿真
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ａ ｅ ｏ ｅ ｍａｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌ ｆ ｓｒ ｃ ：ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｂ ｓ ｎ ｔ ｔ ｅ ｔ ｌｍｏ ｅ ｈ ｃ ｏ
系统 仿真 模 型 。位 置 环 和速 度 环 采 用 经 典 的 Ｐ 控 Ｉ 制， 电流环 采用 转 子 磁 场 定 向矢 量 控 制 。仿 真 模 拟 了 电机 速度 伺 服和 位 置 伺 服 系 统 的 启 动 、 行 和 制 运 动的 全 过 程 。仿 真 结 果 表 明 ： 电 机 模 型 符 合 该
（ ｏｔｗ ｓ ｒ ｏ ｔ ｈ ｉａ Ｕ ｉ ｒ ｔ， ｉｎ７ ￣ ７ ，Ｃ ｉａ Ｎ ｒ ｅｔ ｎＰ ｌ ｅ ｎｃｌ ｎｖ ｓ ｙ Ｘ ｈ １ ２ ｈｎ ） ｈ ｅ ｙｃ ｅｉ
摘 要： 在分析永磁 同步 电动机 （ ＭＳ 数学 模 型的基 Ｐ Ｍ）
和 电流 环三 环组 成 。本 文在 分析 永磁 同步 电机数 学
ｔ ｒｆ ｌ ｒ ｎ ｅ ｅ ｔｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓｅ ｍｏ ｅ ｈ ｓ ｂ ｅ ｓａ — ｏ ｅｄ ｏ ｅ ｔｄ ｖ ｃｏ ｏ ｔ ｙ ｔｍ ｄ ｌ ａ ｅ ｎ ｅ ｔ ｂ ｉ ｉ ｏ ｌ ｈ ｄ Ｉ ｈ ｐ ｅ ｌｏ ｓ ｏ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｔ Ｉｃ ｎｒ ｌ ｒ ｒ ｉ ｅ ． ｎ ｔ ｅ ｔ ｌ ｐ ｆｃ ｎｒ ｙ ｔ ｍ，ｗｏＰ ｏ ｔ ｌ ｓａ ｅ ｓ ｉ ｒ ｏ ｏ ｏｅ ａ ｏ ｔｄ ｉ ｈ ｐ ｅ ｄ ｐ ｓｔ ｎ ｌ ｐ， ｔｔ ｒｆ ｌ ｄ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｄ ａ ｏ ｉ ｏ ｏ ｎ ｉ ａ ｓａ ｏ ｅ ｄ— ｏ ｅ ｔ ｄ ｉ ｉ ｒ ｎｅ ｖ ｃｏ ｏ ｔ ｌ ｒｉ ａ ｏ ｔ ｄ ｉ ｈ ｕ ｒ ｎ ｏ ｐ ｉ ｒ ｅ ｏ ｔ ｌ ｅ ｔｒｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｄ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｏ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｃ ｎ ｒ ｏｅ ｌ ｏ ｏ ｈ ｏ ｑ ｅ ｉ ｓ ａ ｅ ｕ ． ｈ ｉ ｌｔ ｄ ｌ ｈ ｏｅ ｐ ｔ ｅ ｔｒ ｕ ｎ ｔ ｔｎ ｏ ｓ Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｍｏ ｅｓ ｔｅ ｗｈ ｌ ｒ — ｎ ａ ｏ ｏ ｃ ｓｉ ｎ ｏ ｏ ｓ ｎ ｒ ｕ ｔｒｉ ｇ ｎ ａ ａ ｌ ｏ ｒｒ ｎ ｉｇ， ｎ ｅ ｓｏ ｆ ｎ ｔ ｔ ｏ ｑ ｅ ｓ ｔ ，ｉ ｖ ｒ ｂ ｅｐ ｗｅ ｎ ｎ ａ ｄ ｃ ａ ｔ ａ ｎ ｉ ｕ ｉ ｖ ｒｅ ｔｒ ｕ ｒ ｋ ｎ ｎ ｈ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｒａ ｉｅ ｏ ｉ ｏ ｎ ｅ ｏ ｑ ｅ ｂ ａ ｉｇ ａ ｄ ｔｅ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｅ ｚ ｓｐ ｓｔ ｎ ｓ ｏ ｌ ｉ
《2024年永磁同步电机伺服控制系统的研究》范文
《永磁同步电机伺服控制系统的研究》篇一一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高精度和高动态性能等特点，在伺服控制系统中得到了广泛应用。
永磁同步电机伺服控制系统作为实现自动化生产、智能化控制和精准位置定位的重要设备，其研究具有重大的现实意义和工程应用价值。
本文将围绕永磁同步电机伺服控制系统的相关内容展开深入的研究和探讨。
二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种基于永磁体产生磁场和电磁感应原理的电机。
其基本原理是利用永磁体产生的磁场与定子电流产生的磁场相互作用，实现电机的旋转。
PMSM具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，在伺服控制系统中得到了广泛应用。
三、伺服控制系统的基本原理及组成伺服控制系统是一种基于反馈控制的自动控制系统，其基本原理是通过传感器实时检测被控对象的实际状态，与设定值进行比较，然后根据比较结果调整控制信号，使被控对象达到预期的稳定状态。
伺服控制系统主要由控制器、传感器、执行器等部分组成。
四、永磁同步电机伺服控制系统的研究现状目前，永磁同步电机伺服控制系统在国内外得到了广泛的研究和应用。
研究方向主要包括控制策略优化、系统稳定性分析、故障诊断与容错控制等方面。
其中，控制策略优化是提高系统性能的关键，包括矢量控制、直接转矩控制、滑模控制等。
此外，随着人工智能和机器学习等技术的发展，智能控制在永磁同步电机伺服控制系统中的应用也日益广泛。
五、永磁同步电机伺服控制系统的研究方法针对永磁同步电机伺服控制系统，常用的研究方法包括数学建模、仿真分析、实验研究等。
首先，通过建立系统的数学模型，可以更好地理解系统的运行原理和性能特点；其次，利用仿真软件对系统进行仿真分析，可以预测系统的动态性能和稳定性；最后，通过实验研究验证理论分析的正确性，并进一步优化系统性能。
六、永磁同步电机伺服控制系统的优化策略针对永磁同步电机伺服控制系统的优化策略主要包括以下几个方面：1. 控制策略优化：通过改进控制算法，提高系统的动态性能和稳定性。
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 Ｐ Ｍ 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，Ｐ Ｍ 交流伺服控制 ＭＳ 系统 采 用矢 量 控 制 ， 即通 过 坐 标 变 换 ，把 Ｐ Ｍ ＭＳ 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Ｃ ＮＣ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 Ｐ ＷＭ 波 ，以所 形成 的实 际磁 链矢 量 来追
踪 其 准 确 磁 链 圆 。 由于 Ｓ ＷＭ 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 Ｓ ＷＭ 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 。 Ｐ Ｍ 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 ，Ｐ Ｍ ＭＳ
基于矢量控制的PMSM高性能伺服系统设计
７ 年代 提 出并逐 步得 到 完善 的交 流 电机 矢量 控制 理 ０ 论 【】 当今 先进 的 电机 控制 芯 片 Ｄ Ｐ相 结 合 ． 高 ｌ与 Ｉ ２ Ｓ 是 性 能交 流伺 服系 统 的标 志 。 ＭＳ 在 数控 系统 、 Ｐ Ｍ 自动 的直 流 伺
ＬＩ Ｙｉｐｉ ｇ Ｎ — ｎ
（ｈｏ ｉ ｎｌｒ ｔ， ｈ ｏ ｉ ２ ０ １ ｈｎ ） Ｚ ａｑｎＵ ｉｅｓｙ Ｚ ａｑｎ ３ ｉ ５ ６ ６ ，Ｃ ｉａ
Ａ ｓ ａｔＩ ｈｒ ａ ｌｆ ｆ ｉｔ ｇａＰ ｃｓ ｒ Ｄ Ｐ Ｔ Ｓ２Ｆ ８２ｄｕｌｌ ｐｓｅｄ ｏｔｌ ｒｒ ｌ ｂｔ ｃ： ａ ｗｒ ｐ ｔｒ ｏＤｇａ Ｓ ｎｌ ｒ ｅ ｏ（ Ｓ ） Ｍ ３０２ １，ｏｂ ｏ ｅ ｎ ｐ ｒ ｎ ｄ ｅ ａｏ ｍ ｉｌ ｉ ｏ ｓ ｅｏ ｐ ｃ ｒ ｏｔ ｅ ｏ ｉ ｌ ｐｐｓｉ ｏｔ ｌｆ ｅ ａｅｔ ａｎｔ ｙｃｒｎｕ ｏ ｒ（Ｍ Ｍ ｓｅ ｉｄｂｓ ｎｔ ｈｉ ｅ ｆｅｔ ｎ ｌ ｏ ｏｔｎｃｎ ｒ ｎｎ Ｍ ｇｅｃ ｎｈｏｏｓ ｔ Ｐ Ｓ ）ｉｒ ｚ ａ ｄｏ ｃｎ ｕ ｃ ｒ ｏｔ ｏ ｉ ｏ ｏ ｒ ｏ Ｐｍ ｉＳ Ｍｏ ａ ｅ ｅ ｌ ｅ ｑ ｏｖ ｏ ｃ ｒ ｏ
Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ ｒｊｃ： ｐ ｏｔ ｙ ａ ｒｌｃｅｃ ｏｎ ａｉ Ｇ ａ ｇｏ ｇ ｄｃｔ ｎ ｅ ａ ｍｅｔｆ ｈｎ （ ｏ０ ０ ｏ ｎ ａｉ ｏｅｔ ｕ ｐ ｒ ｄ ｔ ａＳｉｎｅ ｕ ｄｔ ｎ ｆ ｕ ｎ ｄｎ ｕａｉ ｐ ｒ ｎｏＣ ｉａＮ ． ２ ８ ） ｏＰ Ｓ ｅｂＮ ｕ Ｆ ｏｏ Ｅ ｏＤ ｔ ｚ １
基于MC56F84789的PMSM伺服控制系统设计
Ｐ ＭＳ Ｍ 的数学模型和磁 场定向矢量控制原理 ， 设 计 了一套功能 完善 、 实时性好的 Ｐ ＭＳ Ｍ 交流伺服 系统。 实验 结果表 明 电 流环响应迅速 、 速度 和位 置闭环控制无稳 态误 差， 所设计的 系统 工作 可靠， 控制速度快 。
关 键 词： 永 磁 同 步 电机 ； 矢量 控 制 ； Ｐ ＭＳ Ｍ 交 流 伺 服 系统 ； 空间矢量脉宽调制（ Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ） 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ２ ８ ９ ５ （ ２ ０ １ ４） ０ １ － ０ ０ ６ ５ ０５ － 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ １
ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｒ ｉ ｐ ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｐ ＭＳ Ｍ ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ — ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｉ ｒ ｂ ｅ ｄ ．Ａ Ｐ ＭＳ Ｍ
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ ＰＭ ＳＭ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍ Ｃ５ ６ Ｆ８ ４ ７ ８ ９ Ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ
Ｊ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｗｅ ｉ ， Ｎ Ｉ Ｓ ｈ ｕ ｎ ｈ ｕ ａ ， Ｑ Ｉ Ｕ Ｘ ｉ ｎ ｇ ｕ ｏ ， Ｚ ＨＯ Ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｘ ｉ ｎ ｇ
摘
要： 目前 ， 在数控机床 、 自动化 生产线、 工业机 器人等 应用场合 ， 以永磁 同步 电机 （ Ｐ ＭＳ Ｍ） 为控制 对 象的全数 字交流
伺 服 系统 正 逐 步取 代 直 流 伺 服 系 统 。 为 了提 高 永 磁 同 步 电 机 控 制 器 的 控 制 性 能 ， 设 计 开 发 了基 于飞 思卡 尔 ３ ２位 的 ＭＣ ５ ６ Ｆ ８ ４ ７ ８ ９型 Ｄ Ｓ Ｐ的 永磁 同步 电机 数 字化 矢 量 控 制 器 。 ＭＣ ５ ６ Ｆ ８ ４ ７ ９ 包含 各 种 先 进 的 高速 、 高精 度 外设 。 文 中介 绍 了
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ａ ｄ ｐ ｉｉ ｎ ｌ ｏ ｎ ｏｓｔｏ ｏ ｐ ｗｅ ｅ ｅ ｔ ｂ ｉ ｈ ｄ ａ ｄ ｉ ｐ ｉｉ ｄ． ｒ ｓａ ｌｓ ｅ ｎ ｓｍ ｌｆｅ Ｔｈ ｌ ｅ — ｏ ｐ ｒ ｇ ａ ｏ ｅ ｃ ｏｓ ｄ ｌ ｏ ｅ ｕｌ ｔ ｒ ｗａ ｅ ｉ ｅ ｓ ｄ ｓｇｎ ｄ． Ｔｈｅ ｓ ｔ ｍ ｙｓｅ ｗ ａ ｏ ｅ ｔ ｄ ｂ ｈ ｏ ｔｏ ｌ ｒ Ｔｈ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ， ｕ ｎ ｎ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｆ ｔ ｅ ｃ ｏｓ ｄ ｌ ｏ ａ ａ ｉ ｄ ｉ ｓ ｃ ｒ ｃ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ． ｅ ｓｍ ｌ ｔｏ ｔ ｎｉ ｇ ａ ｄ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｌ ｅ — ｏ ｐ ｗ ｓ ｃ ｒ ｅ ｎ
Ｍ ａ ｌｂ ｔａ ／Ｓｉ ｕｉ ｋ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉ ａｅ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ｒ ｃｎｅ ｓ ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｅ ｉ ｎ，Ｔｈ ｅ ｉｅ ｆｅ ｔｏ ｍ ｌ ｎ ｅ ｒ ｓ ｌｓｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｏｒｅ ｔ ｓ ｆ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｄ ｓｇ ｅ ｄ ｓｒ ｄ ｅ ｆ ｃ ｆ ｃ ｎｒ ｅｅａ ｈｅ ｅ ｅ ｔ ｏ ｔｏｌｗ ｒ ｃ ｉ ｖ ｍ ｎ ． Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｓ ｒ ｏ ｓ ｓｅ ；ＣＮ Ｃ ；ｖ ｃ ｏ ｏｎｒ ｌ ｕ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｖ ｙ ｔｍ ｅ ｔｒ ｃ ｔｏ ；ｔ ｎ ｎ
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 Ｐ Ｍ 的
略 。 通过 建 立 电流环 、 转速 环和 位 置环 的动 态 数 学模 型 并进 行 等效 简化 ， 用 闭环 调 节 器对 系统 性 采 能进行 校 正 的方 法 ， 并在 Ｍａ ａ／ ｉ ｕｉｋ环境 下 对案例 进行 仿 真整 定计 算。 结果表 明 了 系统整 体 设 ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ
第 ５期
２１ ０ ２年 ５月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏ ｄｕｌ ｒ Ｍ ａ ｈ ｎｅ Ｔｏ ｌ＆ Ａ ｕ ｏ ａ ｉ ａ ａ ｃ ｉ ｏ ｔ ｍ ｔｃ Ｍ ｎｕｆ ｃ ｕｒｎｇ Ｔｅ ｈ ｑ ａ ｔ ｉ ｃ ｎｉ ｕｅ
ＮＯ． ５ Ｍ ａ ．２ ２ ｙ ０１
ｓｒ ｔ ｇ ａ ｅ ｏｎ Ｍ ＳＭ ． Ｔｈ ｏ ｇ ｙｎ ｍ ｉ ｍ ａｈ ｍ ａｉ ａ ｍ ｏ ｅ ｆ ｃ ｒｅ ｔ ｌ ｏ ｔａｅ ｙ ｂ ｓ Ｐ ｒｕ ｈ ｄ ａ ｃ ｔ ｅ ｔｃ ｌ ｄ ｌ ｏ ｕ ｒ ｎ ｏ ｐ， ｒ ｔ ｔｏ ａ ｐ ｅ ｌ ｏ ｏａｉｎ ｌｓ ｅ ｄ ｏ ｐ
０ 引 言
交 流控 制 系 统 在 数 控 领பைடு நூலகம் 获 得 广 泛 应 用 ， 其 但
该 系统 由内 向 外 分 别 是 电流 环 、 度 环 和 位 置 速 环 。电流环 以伺 服 电机 的 电枢 电 流 为 反 馈 量 ， 电 使 机转 矩跟 踪 希 望 设 定 值 ， 高 系 统 的快 速 性 和 抑 制 提 电流环 内部 干扰 ； 度环 以 电机转 速 为 反馈 量 ， 过 速 通 调节 电机 输 出转速 ， 抗 负 载扰 动 和 转 速波 动 ， 系 抵 为 统快 速准 确 定 位 与 跟 踪 提 供 条 件 ； 置 环 以控 制 对 位 象 的线位移 或 角 位 移 输 出为 反 馈 量 ， 以保 证 系 统 的
计 的 正确 性 ， 达 到预 期控 制效 果 。 并 关 键 词 ： 服 系统 ； 控 ； 量 控 制 ； 定 伺 数 矢 整 中 图 分 类 号 ： Ｈ１５ Ｔ ２ ４ ６ Ｔ ６ ； Ｐ １ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｔｈｒ ｅ Ｌｏｏ ＮＣ ｒ ｏ Ｓｙ ｔ ｍ ｓ ｎ ｅ。 ｐＣ Ｓｅ ｖ ｓｅ Ｂａ ｅ ｏ ＰＭ Ｍ Ｓ
稳 态 精 度 和 动 态 跟 踪 性 能 。 系 统 外 环 性 能 发 挥 依
数学 模 型高 阶多 变 量 、 强耦 合 及 非 线 性 的 特点 ， 控 使 制较 为 复杂 。工 程设 计 常 采 用矢 量 变 换 法对 基 于永
磁 同步 电动机 （ ＭＳ 的数 控 伺 服 系 统 进 行 线 性 化 Ｐ Ｍ） 解 耦 控制 ， 利用 调 节 器校 正 及 参 数 整定 优 化 ， 高 再 提 伺 服控 制 系统 的 动态性 能 ¨ 。
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（ ｏｌ ｅｏ Ｍｅｈｎｃｌ Ｍａ ｒ ｌ ｎｉｅｒ ｇＣ ｉａＴ ｒｅＧ ｒｅ ｎｖ ， ｉ ａ ｇＨ ｂ ｉ ４０ ２ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃ ａｉａ ＆ ｅ ｔ ｉ ｇ ｅ ｎ ，ｈｎ ｈｅ ｏｇｓ ｉ．Ｙ ｃ ｎ ｕ ｅ ４ ３０ ，ｈｎ ） ｅａＥ ｎ ｉ Ｕ ｈ
文 章 编 号 ：０ １ ２ ５ ２ １ ） ５—０ ４ ０ １ ０ —２ ６ （ ０ ２ ０ ０ ５— ４
基 于 Ｐ Ｍ 的三 环 数 控 交 流 伺服 系统 ＭＳ
曾孟 雄 ， 千 惠 ， 阳文 赵 欧
（ 峡 大 学 机械 与材料 学 院 ， 北 宜 昌 三 湖 ４３ ０ ） ４ ０ ２