交流伺服系統(tǒng)控制策略及現(xiàn)場總線接口技術.pdf

1、隨著電力電子技術、稀土永磁材料、微電子技術和控制理論的發(fā)展，永磁同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)在工業(yè)國防等領域得到廣泛應用。然而受技術水平等因素的影響，高檔永磁同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)市場仍受國外壟斷。為打破這種壟斷局面，使我國經(jīng)濟發(fā)展不受制于人，對高檔伺服驅(qū)動系統(tǒng)的研究刻不容緩。本文在國家973項目和國家自然科學基金項目的支持下，在前人研究的基礎上對交流永磁同步伺服驅(qū)動控制策略進一步深入研究。立足解決永磁同步電機的高精度、高速度、高響應、高平穩(wěn)性控制難題。

2、另外，對伺服驅(qū)動系統(tǒng)現(xiàn)場總線接口技術也做了深入的研究，以實現(xiàn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)網(wǎng)絡化接口。具體研究內(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 軸耦合效應和力矩電流漂移現(xiàn)象等缺陷。為此，提出兩種可行的補償方法，這兩種方法是依靠電機控制模型

3、對dq 軸電流給定電流信號進行預處理，從而實現(xiàn)dq 軸電流的完全解耦控制，這些方法對力矩電流漂移現(xiàn)象也有良好的抑制作用。
　　 電動機超低速控制性能是關系電機位置控制精度的一個重要因素，受編碼器分辨率限制，常規(guī)M/T 測速法對超低速檢測存在檢測死區(qū)和檢測延遲，這將影響電動機超低速運行的穩(wěn)定性。為此，提出兩種新方法來改善伺服控制系統(tǒng)的超低速檢測性能，第一種方法是改進型M/T法，它可以有效減小普通M/T法測速死區(qū)對伺服系統(tǒng)性能的影響

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

5、r>　　 對磁鏈波動進行辨識，并提出了磁鏈波動補償策略，以減小磁鏈波動對電磁轉(zhuǎn)矩的影響。實驗表明，這些方法對提高電機高速運行時的位置控制精度有積極作用。
　　 永磁同步電動機較異步電動機具有功率密度大、轉(zhuǎn)子發(fā)熱量小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。用永磁同步電動機做主軸傳動正在成為一個新的研究方向。普通永磁同步電動機為了實現(xiàn)力矩隨電流線性可控，一般將勵磁電流設為零，這種控制策略將導致電機的最高轉(zhuǎn)速不能超過額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩輸出能力也不能滿足主軸電

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