永磁同步电动机伺服系统电流环优化设计

介绍了永磁同步电动机矢量控制原理和伺服系统的硬件结构。为构成高性能的伺服系统,设计了电流环调节器的形式并选择了合适的参数。针对电机电枢反电势使电机在高速时出现电流环性能变差的问题,在PWM调制器中采用过调制技术,使实际电流能准确快速跟踪给定电流。实验和仿真结果表明,所设计的电流环性能较好,并且经过补偿后的系统是稳定的。所采取的过调制技术能有效地抑制反电势的影响,提高和改善电流环的性能,为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础。     

电动伺服系统电流环设计

为了构成高性能的电动伺服系统电流环,论文介绍了永磁同步电动机矢量控制的原理和数学模型,然后根据系统动态性能的要求,设计并选择调节器的类型。仿真结果表明,所设计的电流环具有很高的电流跟踪能力,为实现高性能电动伺服系统奠定了基础。     

永磁同步伺服系统速度响应研究

本文从永磁同步伺服系统矢量控制的原理出发，针对实际伺服系统的具体工程对象，阐述了系统的构成与设计方法，研究了系统速度环、电流环动态性能改善的具体措施。通过加大PI调节器的比例积分系数、引入微分而构成PID调节、引入过调制技术来提高电流环动态跟踪性能，并抑制反电动势对电流环动态性能的影响。对速度环，通过分段改变调节器比例积分系数、在速度阶跃时设置最大启动制动力矩、在速度调节环中引入微分反馈等措施，来避免比例积分调节器固有的缺陷，抑制超调，充分利用电机潜力，提高系统速度响应性能。所做的设计在实际系统中得到实验验证，效果比较满意。     

微小转动惯量永磁同步电机电流环动态特性的研究

用于伺服系统的永磁同步电机,一般具有较小的转动惯量,可能使得电机的机械时间常数小于电磁时间常数.电流环在动态过程中不能有效抑制反电动势的扰动,电流的动态响应明显变差.为了减小反电势在转速动态过程中对电流环产生的扰动,两对比研究2种不同的补偿方法:改进电流环控制器的方式和在电流调节器输出处对反电动势进行的补偿方式.在仿真研究基础上,确定采用反电动势补偿方式进行实验.实验结果验证了当电机惯量较小时加入补偿措施后可以使电机在恒加速时反馈电流无差的跟随给定电流指令.     

基于参数辨识的永磁同步电机电流精确控制方法

在永磁同步电机电流控制环节中,电阻、电感等参数的变化影响控制器的性能;随着转速的升高,反电势使电流跟随性能变差。针对这些问题,设计了一种利用参数辨识校正控制器的系数和实现反电势补偿的电流环精确控制方法:根据面装式永磁同步电机i_d=0的矢量控制特点,使用统计均值的方法辨识电机的电感,在此基础上根据波波夫超稳定理论设计了电阻和磁通的模型参考辨识方法。电阻和电感的辨识值校正PI控制器的系数,电感和磁通的辨识值用于反电势的补偿环节。仿真结果表明,该方法能够通过参数辨识对控制器系数的校正和反电势的补偿实现电流环的精确控制,电流环控制性能优于PI控制和普通反电势补偿的方法。     

伺服系统矢量控制电流环分析和设计

电流环作为永磁同步伺服系统的内环,其性能直接影响到整个系统的控制精度和响应速度.理论及仿真分析了永磁同步电动机矢量控制电流环的系统构成和空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)原理,在以DSP56F8346为核心的硬件平台实现了转子磁场定位控制算法.重点分析了电流环设计中的转子初始定位、减小电流谐波和SVPWM调制难点,并经实验加以验证.     

单斩电流滞环控制的双凸极永磁电机三相桥式功率变换器中的电流尾巴

双凸极永磁电机的功率控制器通常采用电流滞环斩波控制.文中基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,研究了单斩电流滞环控制的三相桥式功率控制电路;提出采用这种控制方案的三相桥式变换器,每相绕组在关断时段内,会出现两段电流尾巴,削弱电机出力,增加系统损耗.文中首先介绍了单斩电流滞环控制方案,给出基于这种控制方案的三相桥式功率变换器稳态工作原理分析,阐述了电流尾巴的产生机理,给出电流尾巴出现时刻及电流尾巴大小的解析式,指出其危害性,并讨论了三相绕组反电势对称性及霍尔位置调整的准确度对电流尾巴的影响,实验结果证明了文中研究及结论的正确性.     

逆变器开关周期对于永磁电机电流环控制性能的影响

在永磁电机电流环PI控制方法基础上,研究了逆变器开关周期对于永磁电机电流环控制性能的影响.阐述了永磁电机电流环PI控制的参数整定理论;在不同逆变器开关周期情况下,分析永磁电机电流环PI控制的性能;搭建硬件平台,基于不同逆变器开关周期,测试永磁电机电流环PI控制的性能.结果分析表明,永磁电机电流环PI控制的最佳性能与逆变器开关周期选取和适当的控制参数修正有关.     

无电流传感器的永磁同步电机伺服系统

研究了一种无电流传感器的永磁同步电机交流伺服系统,在分析电机模型和控制策略的基础上,提出了一种新颖的电流模块估算方法,并构成伺服系统应用于驱动全自动高速平缝机.分析和实验结果表明,本系统简单可行且有较好的控制性能.     

永磁伺服系统电流环带宽扩展研究

分析了数字控制系统中延迟的产生原因和影响因素。基于永磁同步电机数学模型,建立了加入数字控制系统延迟的永磁伺服系统电流环数学模型。分析了电流环带宽与电流采样和PWM更新时序之间的关系。针对改进即时更新方式在开关器件的开关频率变高的情况下采样延迟比增加、带宽提升效果下降的问题,提出了一种基于开关状态的电流延迟补偿分段式PWM更新方式。该方法相比于传统电流更新方式对处理器性能要求更低,对使用了宽禁带开关器件的伺服系统同样适用。实验验证了该方法的可行性,相比于传统采样更新方式该方法可以将电流环带宽提高10倍。     

永磁同步电机短路过渡焊接推拉送丝系统

构建了永磁同步交流伺服电机推拉送丝短路过渡焊接的送丝系统.该系统以TMS320F2812型DSP为控制核心.采用智能功率模块PS21564制作了交流伺服驱动器,完成了永磁同步电机的电流、速度、位置的三环调节系统.电流环通过矢量变换、空间矢量脉宽调制(SVPWM)对电机的转矩进行控制,反映负载状况;速度环通过对速度校正可以提高系统的动态性能;位置环主要是对焊丝位置进行精确控制.实现了电机的正反转运行,实验证明系统响应速度快.运行平稳,送丝频率(电机正反转频率)达到了10Hz,为送丝系统的建立奠定了基础.     

基于无差拍控制的PMSM电流预测控制算法

在传统的离散化矢量控制系统中,由于电流采样和PWM占空比更新等数字延时的存在,限制了PMSM控制系统在动态过程中对电机电流的控制能力.为了提高系统电流环性能拓展其带宽,在同步旋转轴系下,基于无差拍控制原理,提出了一种对电机电流的离散化预测控制算法.在理论上消除了矢量控制系统中的各种数字延时,提高了电机电流的控制能力.最后使用1台750 W的永磁同步伺服系统验证了这种算法的性能,实验结果表明永磁同步电机电流预测控制算法有效地提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度.     

模糊自适应PI控制永磁同步电机交流伺服系统

在永磁同步电机交流伺服系统中,采用直接转矩控制及模糊自适应PI控制构成位置伺服控制器.Simulink仿真结果表明,该位置伺服系统有较好的动、静态性能.主要分析了用模糊自适应PI控制构成永磁同步电机交流伺服系统的位置环.     

基于最优开环截止频率学习的永磁伺服系统PI控制器参数整定方法

提出一种基于最优开环截止频率学习的永磁伺服系统PI控制器参数整定方法。针对永磁同步电机转速/电流级联的双PI控制系统,基于同步旋转坐标系下电机频域数学模型,推导出电流环和速度环PI控制器参数的解析表达式。根据期望的系统要求,从时域分析入手,对电流环和速度环分别构建性能评价函数,通过迭代给定激励信号下的最小评价函数值,学习性能最优的开环截止频率,从而实现电流环和速度环PI控制器参数整定。对拖伺服平台上的实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

永磁同步电机伺服系统改进型无差拍电流控制算法

高性能电流环是提升永磁同步电机伺服系统性能的重要保证和基础,在控制过程中,电流环通常易受延迟环节、采样误差等因素影响,需具备较强的抗扰动能力。基于此,本文研究了一种带电流校正环节的改进型无差拍电流控制算法。该方法以传统无差拍电流控制算法为基础,对电流采样环节进行改进。将k时刻的电流采样值与k时刻的电流预测值进行加权处理,作为新的电流反馈值,再进行无差拍控制,以抑制采样误差对电流控制的影响,进而提升稳态过程中电流的抗扰动能力。并针对一台永磁伺服系统样机,进行了MATLAB仿真和实验,验证了本文方法的正确性和有效性。     

带智能补偿的模糊PID控制在伺服系统中的应用

对于常规PID及模糊PID控制在交流伺服电机伺服系统控制中的不足,提出一种带智能补偿的模糊PID控制策略,应用于PMSM伺服系统的电流控制中。仿真结果表明,该控制策略能提高系统的控制精度,使系统响应速度快且具有较强的鲁棒性。     

永磁同步电机伺服系统参数自整定策略

针对传统PI控制存在的缺陷以及永磁同步电机伺服系统运行过程中转动惯量变化的问题,提出了永磁同步电机转动惯量在线辨识PI自整定的控制方法.在伺服系统运行过程中,通过模型参考自适应算法在线辨识转动惯量,对系统中的电流环、速度环以及位置环进行参数整定.建立伺服系统仿真模型,并与传统PI控制方法进行对比.研究结果表明,参数自整...     

基于细菌觅食优化算法的永磁同步电机位置伺服系统模糊控制策略

针对PID控制器参数固定而引起永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统控制效果不佳问题,设计了基于细菌觅食优化算法的模糊控制器。该位置控制系统是以空间矢量控制为理论基础,由位置环、速度环、电流环构成的PMSM三闭环控制系统。在MATLAB/Simulink环境中将模糊控制器应用在系统位置环上。对比仿真结果发现,参数优化后的模糊控制器在系统位置环的作用更加优越,完全克服了传统PID控制器的缺点,能有效提高电机位置控制的快速性和准确性。