交流伺服系統(tǒng)控制策略及現(xiàn)場(chǎng)總線接口技術(shù).pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、稀土永磁材料、微電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展，永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)國(guó)防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而受技術(shù)水平等因素的影響，高檔永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)市場(chǎng)仍受?chē)?guó)外壟斷。為打破這種壟斷局面，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不受制于人，對(duì)高檔伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究刻不容緩。本文在國(guó)家973項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持下，在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)控制策略進(jìn)一步深入研究。立足解決永磁同步電機(jī)的高精度、高速度、高響應(yīng)、高平穩(wěn)性控制難題。

2、另外，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線接口技術(shù)也做了深入的研究，以實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化接口。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 典型的位置伺服系統(tǒng)多采用電流（力矩）環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)組成的三環(huán)反饋控制系統(tǒng)，電流環(huán)是內(nèi)環(huán)，電流控制性能直接影響了位置和速度控制性能。目前電流控制多采用基于電流反饋控制的矢量控制方案，這是一種近似的解耦控制方案，該方案存在dq 軸耦合效應(yīng)和力矩電流漂移現(xiàn)象等缺陷。為此，提出兩種可行的補(bǔ)償方法，這兩種方法是依靠電機(jī)控制模型

3、對(duì)dq 軸電流給定電流信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，從而實(shí)現(xiàn)dq 軸電流的完全解耦控制，這些方法對(duì)力矩電流漂移現(xiàn)象也有良好的抑制作用。
　　 電動(dòng)機(jī)超低速控制性能是關(guān)系電機(jī)位置控制精度的一個(gè)重要因素，受編碼器分辨率限制，常規(guī)M/T 測(cè)速法對(duì)超低速檢測(cè)存在檢測(cè)死區(qū)和檢測(cè)延遲，這將影響電動(dòng)機(jī)超低速運(yùn)行的穩(wěn)定性。為此，提出兩種新方法來(lái)改善伺服控制系統(tǒng)的超低速檢測(cè)性能，第一種方法是改進(jìn)型M/T法，它可以有效減小普通M/T法測(cè)速死區(qū)對(duì)伺服系統(tǒng)性能的影響

4、，第二種方法是基于恒捷度模型的瞬時(shí)速度計(jì)算法，它是假定每個(gè)速度采樣周期內(nèi)轉(zhuǎn)子的捷度是恒定的，然后利用解析幾何理論構(gòu)造瞬時(shí)速度計(jì)算模型，該方法能夠同時(shí)減小測(cè)速死區(qū)和測(cè)速延遲，為系統(tǒng)超低速控制性能提供前提。
　　 轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是影響伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低速穩(wěn)定性、高速平穩(wěn)性和位置控制精度的一個(gè)重要因素。造成轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的因素有很多，其中永磁體磁鏈波動(dòng)是一個(gè)重要原因。通過(guò)對(duì)永磁體磁鏈波動(dòng)特性和成因分析，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)辨識(shí)方法（MARS）

5、r>　　 對(duì)磁鏈波動(dòng)進(jìn)行辨識(shí)，并提出了磁鏈波動(dòng)補(bǔ)償策略，以減小磁鏈波動(dòng)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響。實(shí)驗(yàn)表明，這些方法對(duì)提高電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的位置控制精度有積極作用。
　　 永磁同步電動(dòng)機(jī)較異步電動(dòng)機(jī)具有功率密度大、轉(zhuǎn)子發(fā)熱量小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。用永磁同步電動(dòng)機(jī)做主軸傳動(dòng)正在成為一個(gè)新的研究方向。普通永磁同步電動(dòng)機(jī)為了實(shí)現(xiàn)力矩隨電流線性可控，一般將勵(lì)磁電流設(shè)為零，這種控制策略將導(dǎo)致電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不能超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩輸出能力也不能滿足主軸電

6、機(jī)的要求。為此，提出了一種最優(yōu)路徑弱磁控制策略，可以大大提高電動(dòng)機(jī)的最高運(yùn)行速度，同時(shí)保證在任何轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)矩良好可控性。
　　 伺服驅(qū)動(dòng)總線接口技術(shù)可以了解決高檔數(shù)控系統(tǒng)通訊帶寬瓶頸問(wèn)題，使伺服驅(qū)動(dòng)裝置能夠以更高的精度和更快的速度接受上位機(jī)指令運(yùn)行。以太網(wǎng)技術(shù)以成熟的技術(shù)、較高的帶寬成為總線型數(shù)控系統(tǒng)極具潛力的實(shí)現(xiàn)方案。通過(guò)對(duì)總線型數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和同步性要求的分析，指出普通以太網(wǎng)CSMA/CD機(jī)制的在數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用上的缺陷。為此，提