永磁同步电机伺服系统电流环的研究

介绍了永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)矢量控制的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并选择合适的参数.针对电机电枢反电势使电机在高转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,使得实际电流能准确快速跟踪给定电流.实验和仿真结果表明,电流环性能较好,经过补偿后的系统稳定.所采取的过调制技术能有效地抑制反电势的影响.改善并提高电流环的性能,为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础.     

基于分数阶控制的电动舵机伺服系统研究

介绍了一种位置、电流双闭环无人机电动舵机伺服系统的组成和工作原理,针对电动舵机伺服系统跟踪精度要求高、响应快的特点,提出了一种分数阶控制策略。在电动舵机伺服系统的饱和非线性模型上设计了一种分数阶PIλDμ控制器,提高了系统带宽。比较分析了设计的控制策略与传统整数阶PID控制器对于伺服跟踪的控制效果。仿真结果表明,采用提出的方法能提高电动舵机响应时间和系统带宽,有效跟踪输入信号,为高性能无人机电动舵机伺服系统控制策略设计提供了一种新途径。     

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。     

基于PIC单片机的舵机控制系统设计

以高性能无人机舵机伺服控制系统的研制为背景,介绍了一种基于PIC单片机的高精度伺服控制系统.以PIC单片机为控制芯片产生PWM信号,控制功率驱动电路,驱动直流电动机,实现伺服控制系统.软件采用位置、速度和电流三闭环控制算法,利用模糊控制算法对位置环的PID参数进行实时调整,同时在速度环与电流环中使用积分分离的PI控制算法.实验结果表明,系统具有强抗干扰、响应速度快、可靠性高等特点.     

永磁同步电机伺服系统串级PID矢量控制研究

为实现对永磁同步电机伺服系统的控制,分析基于转子磁链定向矢量控制的伺服电机,建立串级PID控制的伺服系统解耦动态数学模型.依据控制系统工程设计法设计出电流环、速度环、位置环后,研究速度环相对于电流环和位置环的配置对伺服系统性能的影响;进而设计出满足指标要求的伺服控制系统.结果表明:在永磁同步电机伺服系统的串级PID矢量...     

永磁同步电机的双口三自由度内模自适应控制器设计

在一些高性能的驱动场合，电流耦合、控制量饱和和惯量扰动的存在是造成伺服系统控制性能变差的重要原因。为改善该种情况，分别对永磁同步电机矢量控制系统的电流环、速度环进行设计。电流环采用了双口三自由度内模控制结构，一方面实现了对定子电流交叉耦合电势的完全解耦，另一方面，通过适当的设计双口控制器，可以使系统拥有更好的伺服跟踪、扰动抑制和抗积分饱和性能。速度环采用参数自校正PI控制器，设计目标是解决工程实际中电机及其负载转动惯量变化导致的系统超调和稳态抖动问题。仿真结果表明，双口三自由度内模自适应控制器可以在同一矢量控制系统中实现稳定工作，系统具备更好的控制性能。     

永磁同步电机传动系统电流环非线性自抗扰控制器的设计与稳定性分析

高性能永磁同步电机伺服系统要求有快速响应的电流内环以保证系统的高动态性能,传统PI调节器容易出现超调及振荡调整过程。为实现对高性能永磁同步电机伺服系统电流环的精确控制,采用自抗扰控制器代替传统PI调节器,将电流环中电动势项和定子电阻压降项作为内部扰动量,其他未知扰动作为外部扰动量,设计了电流环非线性自抗扰控制器。与传统PI调节器相比,自抗扰控制器可以对系统内外部扰动量进行实时观测补偿,具有更好的系统抗扰动能力,可以更迅速、精确地跟随电流指令;为避免因控制器参数选取不合适而引起的电流环周期振荡,采用描述函数法对非线性自抗扰控制器取不同参数时电流环的稳定性进行了分析。通过仿真和实验验证了控制器设计的有效性。     

表贴式永磁同步电机伺服系统电流环设计

电流环直接影响表贴式永磁同步电机(surfacepermanent magnet synchronous motor,SPMSM)伺服系统的电流波形和电磁转矩,使系统的动、静态性能变差。当系统运行工况变化使得电机电感饱和时,电流环中含有电感参数的解耦项就会失效。从合成矢量的角度出发,提出了一种同步dq旋转坐标系下无需电感参数的电流解耦调节器,实现了无电感参数解耦控制,改善了SPMSM系统的动态性能。另外,由于死区、电机制造工艺、磁场饱和等原因,电机电流中含有影响系统性能的5、7、11、13等低次谐波。提出了同步旋转dq坐标系下比例积分+比例谐振(proportionalintegral+proportional resonance,PI+PR)的电流复合调节器,对低次电流谐波进行闭环调节,从而显著减小了谐波电流,改善了系统性能。仿真分析和实验结果均验证了该方案的可行性。     

永磁同步电机变频调速系统的内模控制

永磁同步电机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步电机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,实验结果验证了方法有效可行。     

永磁同步曳引机变频调速系统的内模控制

永磁同步曳引机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步曳引机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,试验结果验证了这种方法有效可行。     

感应电机矢量控制电流环控制器的设计

本文在分析感应电机矢量控制电流环工作原理的基础上,对电流环各组成部分进行数学建模。设计了一款感应电机电流环控制器,采用矢量解耦与反电势补偿加PI调节器的方法实现。消除了反电动势及直流母线电压的影响,实现了耦合量的完全解耦。通过简化电流闭环控制模型,得到电流环PI参数的简明计算公式。对比分析了简化前后电流环零极点分布及单位阶跃响应,验证了参数设计的合理性。电流环传递函数稳定性分析结果以及试验结果表明此电流环控制器能够使电流环响应快速、稳定。     

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。     

“动中通”伺服系统电流环辨识

"动中通"伺服系统作为整机工作的执行环节,其中电流环作为伺服系统的内环,对于消除载体扰动起到至关重要的作用。目前"动中通"伺服系统对于电机的控制主要是基于理论模型的经典PID控制,参数调试主要依靠经验判断,存在控制精度低、偶然因素大等问题。通过系统辨识的方法,对电机电流环的模型进行在线辨识并在此基础上实现最优控制,可以有效克服上述问题。为此,提出了基于递推最小二乘法对无刷直流电机电流环模型进行系统辨识的方法。首先根据电机控制两个最基本的公式,推导了定子电流和输入电压之间的关系,建立了电流环的模型结构,然后通过实验对模型中的参数进行辨识,最后在Matlab中通过阶跃响应法证明了模型的有效性。     

基于Smith预估器的永磁电机高动态响应电流环控制策略

高性能永磁电机伺服系统需要快速的电流响应,数字控制系统中的延时环节会制约电流环动态性能。为此,该文推导了矢量控制系统中主要延时环节的数学模型并分析其不利影响;在此基础上,引入Smith预估算法,针对永磁电机电流环的高动态响应要求,提出一种Smith预估电流控制器,给出该电流控制器的设计过程及实现方法,并讨论了电机参数敏感性。仿真与实验结果表明,所提控制策略正确有效,而且能对控制系统的延时环节进行较好补偿,可有效改善电流环动态性能,进而有助于提高伺服系统整体性能。     

伺服系统惯量辨识技术(一)——综述

<正>1引言工业机器人、数控机床等先进制造业的发展,对高性能伺服系统的动态响应速度、定位准确性提出更高的要求。交流伺服系统的应用场合多为时变惯量的运动控制场合,由电机的机械运动方程可以知道,系统的转动惯量会随着负载惯量变化,进而影响伺服系统的性能。90%以上的伺服控制都是采用PID控制策略,PID参数在系统运行前就已设定。通常而言,对于一个电流环闭环特性已确定的伺服系统,速度环的频域宽度和系统的惯量     

永磁同步电机伺服系统电流环的仿真

介绍了永磁同步电机伺服系统电流环仿真模型的建立方法。通过数字仿真探讨了伺服系统电流环调节器参数的设计和调整,研究了电流微分反馈对电流环动态过程响应的改善,分析了电流微分反馈强度的设置。考虑到电流环的简化,分析了将电流环近似等效为一阶惯性环节的可行性,并讨论了所设计系统电流环的稳定性。     

永磁同步电机伺服系统电流环的仿真

介绍了永磁同步电机伺服系统电流环仿真模型的建立方法。通过数字仿真探讨了伺服系统电流环调节器参数的设计和调整,研究了电流微分反馈对电流环动态过程响应的改善,分析了电流微分反馈强度的设置。考虑到电流环的简化,分析了将电流环近似等效为一阶惯性环节的可行性,并讨论了所设计系统电流环的稳定性。     

基于dSPACE的伺服控制模型实时仿真研究

利用dSPACE组件系统构建了伺服系统实时仿真平台,以伺服控制中电流环解耦、速度环参数自整定和位置环前馈控制等问题为研究对象,设计了相应的控制算法和仿真模型,利用已构建仿真平台的软硬件环境,进行了控制模型的实时仿真研究,得到了满意的伺服控制结构和控制参数.     

基于改进Smith预估器的无刷直流电机电流环控制方法研究

在无刷直流电机系统中不可避免地存在固有的时滞因素,而系统中的电流环采用常规的PI控制器方式难以满足高性能控制系统的要求,使得电流的动态响应明显变差。本文采用Smith预估器优化控制方式,改善了电流环的性能,得到了较理想的效果。针对传统的Smith预估器需要准确的被控对象模型才能获得满意的控制效果,本文利用PI控制器对Smith预估器进行改进,提高了Smith预估器适应系统参数变化的能力,并且加强了Smith预估器的抗干扰能力,从而达到了改善电流环性能的目的。仿真及实验结果验证了这种方法的有效性和可行性。     

永磁同步电机伺服系统的自抗扰控制

结合自抗扰控制器(ADRC)控制机理和永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了基于ADRC的转速环控制器和电流环控制器代替传统的PID控制器形成新的伺服系统。ADRC使整个系统抗负载扰动能力得到较大改善,提高了系统的鲁棒性和控制精度,有效地抑制了电流谐波的产生。仿真结果表明,与传统PID控制的伺服系统相比,该系统在负载转矩变化时响应速度快、超调量小、控制精度高,在电机内部参数发生变化时该系统调节几乎不受影响,具有较强的鲁棒性。