总线伺服系统前馈控制的分析与应用.PDFVIP

伺服系统 74 75 总线伺服系统前馈控制的分析与应用 Analysis and application of the feedforward control of the bus-based servo system 文/深圳市雷赛智能控制股份有限公司  覃海涛　龙世鹏   吴立 田天胜 摘要 ：本文分析伺服系统中速度前馈和转矩前馈的原理及作用，针对传统微分提取速度和转矩前馈量的控制方法存在的不 足以及总线伺服系统位置轨迹规划在驱动器内部的特殊性提出了一种新型速度和转矩前馈量的提取方法，并在三轴冲压机 械手上进行了应用测试，对比每轴测试结果证实本文方法的可行性和优越性。 图2 传统前馈控制框图 图4新型前馈控制框图 1 前言 三相静止坐标系下的数学模型变换到两相旋转坐标系下，进 图2中，1点为位置指令，2点为速度前馈，3点为转矩 序示意图如图5所示。 随着我国“工业4.0”和“中国智造2025”等口号的推出， 而分别对励磁电流分量和转矩电流分量分开控制，即控制电 前馈，通过对位置指令进行微分得到2和3，加上一定的滤波， 从图5中可以看到，t1位置指令规划起始时刻，同步开 工业领域对于伺服驱动技术提出了更高的要求。传统脉冲型 机的励磁和转矩。以下直接给出交流伺服电机在两相静止坐 这是一般的传统前馈控制方法，其他大多数的前馈控制改进也 伺服系统由于接线复杂、可靠性低、多轴运动系统等无法满 标系下的数学模型： 是在此基础上加以改良。通过微分位置指令提取得到的前馈量 足市场要求，总线伺服系统应运而生。但数控机床、工业机 在时序上存在至少一个控制周期，如下给出部分梯形曲线规划 器人对伺服系统提出了高速率、高精度、无超调、快速定位 电压方程为：  的位置指令以及微分得到的前馈量示意图，如图3所示。 的要求。 从图3可以看出微分得到的速度前馈和转矩前馈在时序 目前一般伺服驱动技术采用的是位置环、速度环、电流 环的三环反馈控制，加上速度前馈和转矩前馈控制，前馈控 运动方程为： 制的加入提高系统的响应速度和跟踪特性。相关资料提出在 其中， 前馈控制的基础上引入位置微分负反馈，克服了前馈控制对 非连续位置响应的大超调性。相关资料针对速度前馈和转矩 为励磁转矩； 前馈组成的双前馈控制与速度前馈和加速度前馈组成的双前 图5 新型位置指令及前馈量时序示意图 馈控制技术进行比较，说明后者双前馈控制更能提高伺服系 为磁阻转矩； 始规划速度前