伺服电机编程思路.doc

伺服电机程序的编程思路
1 矢量控制下的电机工作特性
伺服电机作为伺服系统的执行元件，通常是在矢量控制状态下运行。所以电机的运行特性必须满足矢量控制的模型。直轴电流是一种非常重要的控制方式，在控制器的作用下，绕组的电流只有纯转矩电伺服电机程序的编程思路
1 矢量控制下的电机工作特性
伺服电机作为伺服系统的执行元件，通常是在矢量控制状态下运行。所以电机的运行特性必须满足矢量控制的模型。直轴电流是一种非常重要的控制方式，在控制器的作用下，绕组的电流只有纯转矩电流，而没有励磁电流。所以外加电压是根据负载转矩随时变化的，通过电机在矢量控制状态下的相量图，就可以计算出电机在不同负载时的外加电压。
在矢量控制状态下，电机的相量图如图1：
图1 矢量控制下电机的相量图
根据上面的相量图可得：
（1）
（2）
转化的电磁功率为：
（3）
相应的电磁转矩为：
＝ （4）
根据电机学的基本原理可知：
（5）
式中：为反电动势常数
把（5）式代入（4）式中可得：
（6）
式中：为转矩常数
转矩常数是考核伺服电机的力能指标的重要参数。为了增大伺服电机的出力，需要努力提高伺服电机的推力常数。机床伺服电机的工作方式为短时工作制，即工作时间短、歇息时间长。在保证工作温度的情况下，应尽量提高电机的磁负荷和线负荷。通常情况下，一个合理的设计磁路应该在饱和的状态下，所以需要提高电机的线负荷来增大出力，从电机的相量图可知，在矢量控制的状态下，绕组电流的增加，电阻压降和电枢反应压降将增大，从而导致外加电压和空载反电动势的差值增大。同时，电机的铜耗增大，效率降低。所以伺服电机的考核标准不是效率，而是电机的力特性。
2 矢量控制下电机的空载特性
空载的情况下，电机转轴输出的机械功率为0，因此机械转矩等于0，电磁转矩只是克服了空载转矩。在矢量控制下，电机的相量图如图1所示，绕组电流只有纯转矩电流（），利用前面推导出的电机的转矩常数，就可以计算矢量控制下电机的空载特性。
首先，计算电机的空载转矩。参考同类电机的机械损耗、附加损耗，就可以下式求出空载转矩：
（7）
又在空载状态下： （8）
所以电机的每相绕组电流 （9）
有了绕组电流就可以计算铜耗： （10）
再加上电机的铁耗，就可以求出从电源输入的功率：
（11）
又 （12）
式中：为空载时的外加电压。
根据相量图可知