伺服驱动器与控制器.docx

永磁同步伺服驱动器
摘要，本文提出了一种永磁同步的电机（永磁同步电机）伺服驱动器的位置控制 器的设计方法。首先是清楚地知道非线性永磁同步电机的数学模型，通过引入新 的变量评估一个线性的形式。状态空间的新模式提出ortogonal旋转参照系)
dim
dt
(16)
其中：Jm, Ti, 是惯性，负载转矩和转子角位置的时刻。
经过这些评价的永磁同步电动机在-换器模式可以说是在一个线性状态方程的标准形式如 下：
——=Ax + Bu dt
(17)
永磁同步电动机数学模型的结果(与假设，外部干扰TL是等于零)可写成如下:
「0 窖1
& d
B — J y
0 0
0 0
其输出方程式可以写成如下：
y — C* x
Udd
Uqq
(18)
(19)
「一笋 0 0 0〕
iq
A =
0 -A 0 0
X =
乒 0 0 0
Jm
Qm
0 0 1 0 .
当：C=[0 0 0 1]
(20)

要控制的伺服驱动器的位置（18）,我们需要建立一个1型伺服系统。因此,
我们有介绍了在补偿参考输入内部模型［14］。对这种系统的控制输入为:
(21)
相应的框图如图所示。1,更多的细节显示控制器的结构图。2-新状态矩阵
（Ai）和新的控制矩阵（Bi）与集成系统可以归结为如下
■ 0
La
0 '
& L.
0
0
Udd
Bi =
J a
0
0
0
Ui =
Uqq
0
0
0
［也
.0
0
-1 _
(22)
「一笋 0 0 0 0 1
2、
0 一笋 000
La
A 0 0 0 0
Xi =
Qm
0 0 10 0
9 m
0 0 0 1 0.
其中ec是一个整体的位置误差。可以看出，该控制器包括一个内部模型（即一 个积分）参考一步输入。
闭环极点位置有直接影响，如上升时间响应特性，稳定时间和短暂的振荡。极点 配置方法已被用于控制器设计的应用［2］。假设系统是可控的闭环系统极点的位 置是不受限制的。Matlab的控制系统工具箱已被用于计算相应的收益矩阵。
(23)

在Matlab / Simulink环境吓仿真。永磁同步电动机参数在模拟中使用如下：额 定功率pn=628［W］，额定电压=3，如\-'额定电流I” = A',额定速 度外=418 jad/s 定子电阻 Rs=［Q］,定子电感 Ls= 2x 1（）-3 H.
恒定转矩q = x 10一1 [Nm/A],
2008年第13届国际电力电子与运动控制会议（珍珠棉-PEMC2008）
转动惯量Jm = 1 x 1。一4 [kgm2],极对p = 3的，变频增益Kp = 183。
取得了满意的控制质量时，阿尔比，trary位于闭环系统极点分别为：
g1=-80000 和 g2 = -40000, g3 的=- x 10 2, g4 的=-23 + 16i 条，
g5 的=-23-161
值状态控制器增益矩阵和欧和欧
K K e x
在模拟中使用如下：
Kq =,K,,] = 15,118, K” =, K/2 =,虬 3 =,^=
K 5 = , K 6 = , K 7 = , K „ =
一个框图（Simulink模型）的设计伺服永磁同步电机驱动系统进行了描述图。1。 伺服驱动系统的Simulink模型由3个子系统，电信设备制造商：国家控制器， 解耦单位和工厂模型（永磁同步电机和电力电子转换器）。每个子系统的详情载 于未来几个数字。
图2显示了国家与内模控制器，保证反对和零干扰阶跃输入的稳态误差结构。
单位脱钩的建议Simulink模型（去scribed由方程（8） , （9））如图所示。3。 非线性永磁同步电动机模型，提出图4。
仿真试验结果显示在图5 - 8o因为它可以观察到图。五是无宝电平之间的稳态 误差为步骤的参考信号。状态控制器的设计特点，这与我们的预期相一致。一个 在瞬态和很好的转速和定子相电流的动态控制非常小的位置滑出可以观察到。
五，IMPLEMENTAT离子结果
在前面的章节中描述的状态控制器的
（广泛在Matlab / Simulink环境下通过测试）实施了 TMS320F2812的数字信
号处理器。示意图
DECOUPLING
UNIT
图1框图设计伺服驱动系统