数控交流伺服系统三环整定及应用

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1、第!"卷第#期南’京’工’业’大’学’学’报29:;!",9;#!$$%年&月()*+,-.)/,-,(0,1*,023+4056)/5378,).)16(<:=!$$%数控交流伺服系统三环整定及应用>>!施丽婷，黄筱调，杨’勇（>;南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京!>$$$?；!;南京农业大学工学院，江苏南京!>$$?@）摘’要：建立三相永磁同步电机数控交流伺服系统的三环控制框图，分析了三环的A0B控制器整定，同时提出采用稳定边界法整定三环的A0B参数，给出了具体的整定步骤。以数控高速铣齿机床为实例，在不考虑机床机械部分的情况下，

2、用C-5.-DE4FG<:FHI模块建立其J向进给位置伺服系统的仿真模型，采用稳定边界法在C-5.-D中仿真整定。结果表明伺服系统无超调、响应快且具有较好的稳定性，能满足高速铣齿机床的性能要求。关键词：速度环；位置环；稳定边界法；A0B参数整定；C-5.-D仿真!中图分类号：5A!&@’’’文献标识码：-’’’文章编号：>%&>K&%#L（!$$%）$#K$$L%K$@’’目前，A0B（比例，积分，微分）控制器结构简单、服系统的稳定性、准确性和快速性。本文在开发的算法易懂、适应性广、鲁棒性强，是工业过程控制中最数控高速铣齿机床上，采用稳定边

3、界法在C-5.-DE常见的控制器。数控机床交流伺服系统一般采用三4FG<:FHI中整定三环A0B控制器，以求提高系统的环（电流环、速度环和位置环）A0B调节控制技术。各项性能。只要L个整定参数（比例系数、积分时间常数、微分时间常数）恰当，A0B控制器就能避免调节过程>’数控交流伺服系统的三环A0B控制器整定过分振荡，又能实现无差控制，而且具有抑制超调的作用，能够有效地克服动态误差和缩短调节过程时三相永磁同步电机位置伺服系统基本框图如图［>］［!］间。因此获得合适的整定参数，能有效地提高伺>所示。图>’永磁同步电机伺服系统框图/FM;>’4N

4、O;>’电流环

5、整定逆变器时间常数和放大系数；"F为电流反馈滤波时在永磁同步伺服系统的三环中，电流环包括电间常数，前向通道滤波时间常数与"F相同；!为电!收稿日期：!$$@K>>K$?基金项目：江苏高校高新技术产业发展项目（(8D$@K>?）作者简介：施丽婷（>?"!K），女，浙江永康人，硕士生，主要研究方向为数控技术；万方数据黄筱调（联系人），教授，3YGZF:：H[M]^_Q>%@;P9G"第=期施丽婷等：数控交流伺服系统三环整定及应用BF图!"电流环控制框图#$%&!"’()*+(,-,(./0$1%+12(3.4++5)*,((6流检测环节比例

6、放大系数。调节成二阶系统，为使电流环有较快响应，又不至于根据图!得到未加调节器的电流环的开环传递!#$#6<2有大的响应超调，选择$($8?@A，可得函数为：&1"$#($:#($:’&1&1"$!（7"）8·8#$8!!#$（:）$($"9:%1"9&1$($"9:$;"9:6<2($%此时电流环增益1式中：$($8$$9$6<2；#($8!#6<2；$;8为电机的电&1!#$#6<2?@A#88（!）气时间常数。按照调节器工程设计方法［=］，将电流&1"$$($环整定成一个7型的系统。为此，电流环采用>7调:&!"速度环整定""9:速度

7、伺服控制作为伺服系统的一个重要组成部$节器，其传递函数为：!6$8#$，其中"$为积分分，应该具有高精度、快响应的特点。与设计电流环"$"时间常数，#$为比例增益。由于"$大于$6<2，为了时相似，在速度环的反馈通路上加上低通滤波环节，抵消大惯性环节对系统的延迟作用，提高电流环的并在给定信号之后加上相应的平衡滤波环节，其控［A］响应速度，取："$8$;，则加调节器后的电流环开环制框图如图B。!#$#6<2’&1在设计整定速度环时，电流环简化成一个惯性传递函数为：!（"）8。此时，电流环被"$（"$($"9:）图B"速度环控制框图#$%&B"

8、’()*+(,-,(./0$1%+12(3C5,(.$*D,((6环节，通过变换得未加>7调节器的速度环开环传递"C"9:!6)（"）8#C（B）##*"C"函数为：!（)"）8