一种PMSM位置伺服系统的动态建模与控制

本文根据永磁同步电机(PMSM)的基本电磁关系及其动态数学模型建立了位置伺服控制模型,按照闭环负反馈控制原理,设计了具有电流、速度、位置三闭环的位置控制系统。首先,根据PMSM矢量控制的特性,利用3S/2S和2S/2R的坐标变换理论,建立了位置伺服系统在同步坐标系下的动态数学模型,同时给出了按照转子磁场定向的位置控制策略和算法;其次,研究了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的数字实现,并根据电机的数学模型,在MATLAB/Simulink环境中构建了三环模型,同时搭建了基于DSP实验样机。在仿真和实验中直轴、交轴以及速度和位置均采用PI控制,在控制参数的整定过程中,遵循先内环(电流环),后速度环,再位置环的增量调试原理,实现了同步电机的位置闭环控制;最后,对仿真结果和试验结果进行了对比分析,说明了模型的正确性和有效性。

高性能永磁同步电机主轴伺服系统设计研究

讨论了永磁同步电机主轴伺服系统的工作特性，并对不同形式转子结构的弱磁能力、抗不可逆去磁能力等问题进行了深入分析和研究。分析了电机关键参数Ｘｄ、Ｘｑ 和Ｅ０ 对系统运行性能的影响。建立了电机数学模型，提出了相应的最优控制策略。同时，阐述了永磁同步主轴电机弱磁转子结构选择和电磁方案设计原则。实际样机的实验结果验证了所提出的设计原则和方法的正确性和可行性。

基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制

为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速的无静差跟踪;采用了指数趋近律,以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出,用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示:跟踪设定的600r/min转速时,控制器稳态转速精度达到±1r/min。电机在以600r/min稳速运行时,设计的控制器在1.6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2%。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。

基于神经网络给定补偿的永磁同步直线交流伺服系统H^∞控制

以永磁同步直线伺服电机为被控对象，应用Ｈ∞控制理论设计了一种具有强鲁棒性的速度控制器。首次提出了基于神经网络给定补偿的Ｈ∞控制策略。仿真实验结果表明，该方案有效地克服了永磁直线电机参数变化及特有的端部效应等对系统的影响，提高了系统的性能指标。

大型望远镜交流伺服控制系统综述

本文主要介绍了当前国际上地基大口径望远镜交流伺服控制系统的发展现状,详细论述了望远镜驱动方式的选择、交流永磁同步力矩电机的应用情况、控制系统的硬件组成以及伺服系统的控制策略。讨论了大型望远镜交流伺服控制系统设计的难点及未来发展趋势,为大型望远镜交流伺服控制系统的设计提供一定的参考。

永磁同步电机矢量控制系统设计

永磁同步电机(PMSM)以其独特的优点大量应用于高精度伺服系统。针对伺服用PMSM的控制特点和要求,在分析其系统模型基础上,设计了以新型数字信号处理(DSP)芯片TMS320F28335为核心,采用矢量控制方法的PMSM速度伺服系统,较完整地阐述了交流电机矢量控制的实现方式,对伺服系统的硬件及软件设计进行了详细介绍。实验表明该系统具有良好的响应特性和控制精度。

仿人机器人一体化关节微小型伺服控制器的研制

对仿人机器人一体化关节驱动的技术要求，基于永磁同步电机（PMSM）的矢量控制原理，从电机驱动、电源系统、电流采样和印刷电路板等方面进行了创新性、微小型化设计，研制出了两种可用于机器人关节驱动的微小型高性能伺服控制器，给出了各部分功能模块的设计方法和解决方案。实验结果表明，所设计的伺服控制器的体积、重量满足微小型化要求，而且控制速度、精度高，具有很强的通用性、可扩展性和可移植性，适用于多种机器人控制，对于微小型驱动控制技术的自主创新及产业化具有重要的理论和实践价值。

永磁同步伺服电机二自由度控制

为提高永磁同步伺服控制系统的控制性能,针对传统交流伺服电机矢量控制系统中PID控制器不能兼顾跟踪和抑制干扰的缺陷,引入二自由度控制,使伺服控制系统中与指令相关的前馈调整和与外部振动相关的反馈调整可以独立运行,从而使伺服系统获得良好的跟随性能和干扰抑制特性,有利于实现伺服系统的高速化,提高系统的控制精度。通过MATLAB/Simulink仿真验证了永磁同步伺服电机二自由度控制的可行性和有效性,提出了永磁同步伺服电机二自由度控制系统的设计方案。

基于自抗扰控制器的交流直线永磁同步伺服电机速度控制系统

根据三相交流直线永磁同步伺服电机的非线性动态模型,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿。仿真结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对负载扰动、电动机参数变化都具有较好的鲁棒性。

永磁同步电机的趋近律滑模控制

传统的交流伺服系统中速度环主要应用PI控制方式,虽然控制结构简单,可靠性强,但这种方法极易受到电机参数变化的影响,因此抗负载扰动能力差,鲁棒性不强。滑模变结构控制成功地克服了PI控制的上述缺陷,它通过不断改变系统的结构,使系统状态对负载扰动和电机参数的变化不再敏感,从而大大提升了系统的鲁棒性,有望被广泛应用于高性能的伺服系统中。采用id=0的矢量控制方案,在此基础上设计了指数趋近律的滑模控制,并用此方案替换了速度环常用的PI控制方案。最后利用仿真验证了此策略的可行性和优越性。

永磁同步电机宽范围最大转矩控制

提出一种永磁同步电机新的宽范围弱磁控制策略,根据电机在不同转速段运行时的转矩特性,考虑逆变器的输出电压能力及电机的电流约束条件,以输出最大转矩为目标,分析得出全速范围内的电流矢量控制算法。该方法将全速段分为四个运行区间,可实现恒转矩运行与弱磁控制的快速平滑过渡,使系统在额定转速以下具有恒转矩输出,在高速运行时实现恒功率特性。仿真及实验结果表明,提出的方法可有效拓宽电机的转速运行范围,具有较快的动态响应性能。

基于TMS320LF2812的永磁同步交流伺服系统

为实现永磁同步交流伺服系统的快速、准确的位置跟踪控制,在分析永磁同步电动机数学模型以及矢量控制原理的基础上,设计了基于数字信号处理器TMS320LF2812的三相永磁同步电机交流伺服系统,并详细论述了该系统的硬件电路构成和软件设计方法,最后根据上述硬件电路及软件编程,对永磁交流伺服系统进行了测试。研究结果表明,基于TMS320LF2812 DSP的三相永磁同步电机交流伺服系统硬件和软件设计合理,系统响应速度良好,可实现精确的位置跟踪。

变增益分段滑模控制的PMSM位置伺服系统研究

滑模增益的选择直接影响系统抖振,利用位置信号误差、滑模面积分与滑模增益之间的非线性关系来设计滑模增益,再结合等效控制方法来削弱滑模抖振改善系统的鲁棒性。将单段滑模线控制扩展成在不同阶段PI与滑模分别起作用的两段控制方法应用于永磁同步电机位置控制。应用Matlab/Simulink建立了永磁同步电动机伺服系统的仿真模型,仿真结果表明该方案对系统参数不确定、外界扰动具有强鲁棒性。系统动静态品质优良,滑模控制的抖振得到明显抑制。

基于分段滑模控制的位置伺服系统

针对永磁同步电机伺服系统在运行过程中参数变化及负载扰动等问题,分析了滑模变结构控制器设计的原则和方法。将滑模变结构控制与矢量控制相结合,设计了适用于矢量控制位置伺服系统的分段式滑模变结构控制器。试验结果表明分段式滑模变结构控制伺服系统符合定位过程中时间最优化的原则,响应迅速,鲁棒性好。

全数字交流伺服驱动器的研究

介绍了一种高性能的以永磁同步电动机为执行元件的全数字化伺服驱动器。该驱动器设计采用了IPM、FPGA、EPLD、以及TI公司的专用电机控制芯片TMS320LF2407A等高度集成的元件构成最小控制系统,最大限度地提高系统的工程可靠性。该系统的控制策略采用最大力矩电流比的矢量控制方法,充分发挥软件伺服的灵活性。结果表明,此驱动器有着很好的性能。

永磁交流伺服系统参数自学习模糊控制器设计与实现

为进一步改善永磁交流伺服系统的动静态性能,设计了一种基于单神经元的参数自学习模糊控制器,它在控制规则数与二维控制器相当的基础上,可实现三维模糊控制的效果。模糊推理方法基于相平面,直接输入连续量进行推理,计算量小。引入的单神经元采用改进的BP算法来实现比例因子的在线自学习。该控制器结构及算法简单,易于解析实现,具有通用性。将其用于永磁交流伺服系统,实验结果验证其控制性能较PI算法更佳,提高了系统的性能。

永磁同步力矩电机直驱式伺服系统矢量控制策略综述

近年来在以力矩直接驱动为主的相关领域中,以永磁同步力矩电机作为驱动设备的力矩伺服驱动系统愈发显现出其他传动系统所无法比拟的优越性能。该文对数控机床力矩伺服系统中永磁同步力矩电机矢量控制策略进行了总结和阐述,提出了相关研究热点问题,并分析了现阶段力矩伺服系统矢量控制方案的发展现状和趋势。

全数字交流伺服驱动器设计与研究

介绍了一种全数字交流伺服驱动器的软硬件设计与实现方案,系统核心控制部分采用Technosoft的运动控制芯片MotinChip,采用智能功率模块 (IPM)构成主电路,具有结构紧凑、设计简单合理。

基于神经网络自抗扰控制的交流伺服系统分数阶控制

针对某火箭炮交流伺服系统存在惯性力矩、摩擦、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性,传统的PID控制方法难以得到良好性能指标的问题,在分析火箭炮交流伺服系统组成的基础上,建立其系统数学模型,并设计一种基于神经网络自抗扰控制(ADRC)的分数阶PID(FOPID)控制器;为减少该控制器参数计算量以及提高其动态性能特性,引入RBF神经网络控制算法,对FOPID控制器的积分阶次和微分阶次实时在线自整定。数值仿真实验结果表明:该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有修复到位快、响应速度快、无超调等优点。

加速度环境中电机伺服系统控制研究

目的实现对动态飞行模拟器等多轴离心机吊篮系统的驱动,设计一种适用于加速度环境中的伺服驱动系统。方法推导电机简化模型,分析伺服系统的运行环境模型,建立离心场中的干扰模型。结果基于三相永磁同步电机转子磁场定向矢量控制,设计伺服驱动系统控制策略,实现电动执行器在加速度环境中的力矩加载控制。结论仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性和该伺服系统的可行性。