交流伺服系统及其控制策略综述.pdfVIP

E 文/浙江大学电气工程学院 刘栋良 A 文/卧龙控股集团有限公司 赵光宙 驱 动 控 制 专 交流伺服系统及其控制策略综述 辑 介绍了交流伺服系统的发展现状及其在发展过程中出现的各种控制策略。全文分 基于稳态模型的控制策略、基于动态模型的控制策略和不依赖于对象数学模型的控制 策略三个层次来阐述，并对其发展方向进行了展望。 随着电力电子学、微电子学、传感技术、永磁技术和控 态控制性能。 制理论的惊人发展，尤其是先进控制策略的成功应用，交流 伺服系统的研究和应用，自20世纪80年代末以来的短短二 基于动态模型的控制策略 十几年间，取得了举世瞩目的发展，已具备了宽调速范围、高 要获得很高的动态性能，必须依据电动机的动态数学模 稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能， 型。永磁同步电动机的动态数学模型是非线性多变量，它含 其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，多年来的 有角速度ω与电流i或i的乘积项，因此要得到精确控制性 d q “交流伺服取代直流伺服”这一愿望正逐渐变为现实。可以预 能必须对角速度和电流进行解耦。近年来，研究了各种非线 见，交流伺服系统的研究将继续成为电气传动领域的一个研 性控制器，来解决永磁同步电动机非线性的特性。 究热点，并将带动相关产业的迅猛发展，因此有必要对交流 1.矢量控制 伺服系统及其先进控制策略的发展有一个全面了解。 1971年，由德国西门子的F Blaschke提出的矢量控制理 交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要 论将交流传动的发展方向向前推进了一大步，使交流电动机 有两大类：永磁同步电动机(SM)交流伺服系统和感应式异步 控制理论获得第一次质的飞跃。其基本原理为：以转子磁链 电动机(IM)交流伺服系统。其中，永磁同步电动机交流伺服 的旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为相互正交的 系统在技术上已趋于完全成熟，具备了十分优良的低速性能, 两个分量，一个与磁链同方向，代表定子电流励磁分量，另 并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高 一个与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量，然后分别对 性能伺服驱动的要求。并且随着永磁材料性能的大幅度提高 其进行独立控制，获得像直流电动机一样良好的动态特性。 和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越 永磁同步电动机d－q模型的转矩方程为 广泛，目前已成为交流伺服系统的主流。感应电动机控制策 T＝P[λi＋(L－L)ii (1) e fq d q dq 略已经有许多学者对它作了论述，本文着重探讨的永磁同步 矢量控制实际上是对电动机定子电压或电流矢量的相位 电动机控制策略。 和幅值同时进行控制。从式(1)可以看出，当永磁体的励磁磁 链和直－交轴电感确定后，电动机的转矩便取决于定子电流 基于稳态模型的控制策略 空间矢量i＝i＋j*i。也就是说，控制i，i就可以控制转 s d