伺服驱动器与控制器.doc

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旋转参照系是decupled方程意味着在d和q轴。内部输入模型已经被用来实现零阶跃输入的稳态误差,以及抗扰。所提出的控制方法的实现,并在0,6千瓦永磁同步电动机驱动器(芯片TMS320F2812 - DSP)的测试。实验测试结果与我们的计算机模拟试验结果一致,验证了提出的控制方法具有较高的性能。
索引词状态控制器,永磁电机,伺服驱动系统。

在永磁同步电机(PMS)的驱动器已被广泛应用,在功率范围在运动控制应用的重要作用。特别是永磁同步电机伺服驱动器在诸如工业机器人和机械工具的应用已经逐步使用。为了实现快速的四象限运行的磁场定向控制是用于许多工业应用。然而,这种永磁同步电机驱动控制性能仍然受到作为非线性和不确定性的植物的电力电子转换器,传感器,永磁同步电机和外部负载组成。参数变化和不可预知的植物造成干扰stochastical控制是不是小事。因此,许多控制理论[3],[4]
[6] [7],[9],[10],[12],[13],如非线性控制,变结构控制,自适应控制,鲁棒控制已为永磁同步电机伺服驱动器开发的处理不确定性条件下的各种操作。近年来也如模糊控制或神经控制[5]智能控制技术,[11]已经发展起来并应用到伺服驱动器位置控制取得非常良好的经营业绩。这些广告vanced控制技术,需要相对复杂的数学描述。此外,在微机控制系统的实施通常是困难的。
从设计师的角度来看,线性状态反馈控制是控制植物的是线性的,代表了一个状态空间模型有吸引力的方法。该方法具有塑造镝的闭环系统纳美仕,以满足所需的规格充分的灵活性。技术,如极点安置或LQR法已被用来实现所设计的行为。
由于耦合,非线性,方程组,使用线性控制理论,设计精密定位控制系统并不明显。为了解决这个任务,我们要修改的数学模型,形成线性的。本文安排如下:简化的线性和解耦伺服驱动器与永磁同步电机模型描述,在第二。第三节描述建议控制器。内部输入模型一直被用来实现零的阶跃输入的稳态误差,以及抗扰。在第四节一些模拟测试结果。实验结果已在第五节提出的控制方法来实现,并在0,6千瓦永磁同步电动机驱动器(芯片TMS320F2812 - DSP)的测试。最后,在第六节给出了一些结论。

要创建以下的永磁同步电动机的数学模型作出假设[1]:饱和度被忽略,反电动势是正弦和涡流和迟滞- SIS的损失是微不足道的。在正交研发,q坐标系统,在高速旋转的转子电机的电压和流量公式表达为[1],[8]:
其中:ud,uq,id,iq,ψd,ψq,是电压,电流和通量分别为d和q轴,Ld,Lq,是d和q轴,Rs是定子电阻,ψf是永磁链,p是极对数,ωm是转子角速度。
电磁转矩的描述如下:

对于表面贴装式永磁电机中,在d轴和q轴的电感,在实际等于电导(Lsd= Lsq =Ls)。在这种情况下[10]的电磁转矩正比于q轴电流,CA为力矩:
其中:Kt为电机转矩常数。
汽车是由电力电子逆变器提供
使用PWM控制方法。由于开关
荷兰国际集团的频率,这比电气时间常数较高的电机,逆变器的动态可以近似用配料元交配。该逆变器模型可描述如下:

其中udc和uqc是逆变器控制电压D和定子电压空间矢量q信号分量。
我们定义新的变量:


在定义新的变量(8)和(9)代入方程(1)和(2)得:
关于磁对称电路:

可以看出,交叉连接器被淘汰,因为方程(10)组成的指数D和方程(11)包括与指数的变数的变数问
要完成永磁同步电动机的数学模型,机械运动已添加下列公式:

其中: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:

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:

其输出方程式可以写成如下:
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:
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

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