彭潮-科研训练论文

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1、科愆裕夂论文题目：交流伺服控制系统研究现状及发展趋势姓名彭朝学号111303307院（系）机械工程学院专业机械设计制造及自动化指导教师杨红军2015年1月4日摘要：介绍了交流伺服系统的基木结构，对相关的伺服技术特别是逆变器及调制、速度检测、PID参数自整定、无位置传感器控制技术的发展现状进行了总结，并对永磁交流伺服系统的美好前景进行了展望。关键词：交流伺服系统性能指标控制方法行业屮的应用引言伺服控制技术是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分。随着国内交流伺服用电机等硕件技术逐步成熟，以软形式存在于控制芯片屮的伺服控制技术成为制约我国高性

2、能交流伺服技术及产品发展的瓶颈。研究具有自主知识产权的高性能交流伺服控制技术，尤其是最具应用前景的永磁同步电动机伺服控制技术，是非常必要的。自20世纪80年代以来,随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、控制技术及计算机技术等支撑技术的快速发展，交流伺服控制技术的发展得以极大的边进，使得先前困扰着交流伺服系统的电机控制复杂、调速性能差等问题取得了突破性的进展，交流伺服系统的性能FI渐提高，价格趋于合理，使得交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势一、交流伺服系统的概述伺服來口英文单词Servo,指系统

3、跟随外部指令进行人们所期望的运动，运动要索包括位置、速度和力矩。伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括伺服电机、反馈装置和控制器。在20世纪60年代，最早是直流电机作为主要执行部件，在70年代以后，交流伺服电机的性价比不断提高，逐渐取代直流屯机成为伺服系统的主导执行电机。控制器的功能是完成伺服系统的闭坏控制，包括力矩、速度和位置等。我们通常说的伺服驱动器已经包括了控制器的基木功能和功率放大部分。虽然采用功率步进电机直接驱动的开环伺服系统曾经在90年代的所谓经济型数控领域获得广泛使用，但是迅速被交流伺服所取代。进入21世纪，交流伺服系统越來越成熟，

4、市场呈现快速多元化发展，国内外众多品牌进入市场竞争。目而交流伺服技术已成为工业口动化的支撑性技术之一。在交流伺服系统中，电动机的类型冇永磁同步交流伺服电机(PMSM)和感应异步交流伺服电机(IM),其中，永磁同步电机具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高，已经成为伺服系统的主流之选。而异步伺服电机虽然结构坚固、制造简单、价格低廉，但是在特性上和效率上存在差距，只在大功率场合得到重视。二、交流伺服系统的分类交流伺服系统根据其处理信号的方式不同，可以分为模拟式伺服、数字模拟混合式伺服和全数字式伺服;如果按照使用的伺服电动机的种类不同，

5、又可分为三种:一种是用永磁同步伺服电动机构成的伺服系统，包括方波永磁同步电动机(无刷直流机)伺服系统和正弦波永磁同步电动机伺服系统;另一种是用鼠笼型异步电动机构成的伺服系统。二者的不同之处在于永磁同步电动机伺服系统中需要采用磁极位置传感器而感应电动机伺服系统中含有滑差频率计算部分。若采用微处理器软件实现伺服控制，可以使永磁同步伺服电动机和鼠笼型异步伺服电动机使用同一套伺服放大器。所谓数字控制是指系统的主要部分由数字运算元件构成，数字控制可分二类:一类为硬件方式，即数字元件的工作不用软件而仅用硬件。它包括数字电路硬件控制、专用集成电路(asic)和超大规模集成电路硬件控制;

6、另一类为软件方式，即数字元件通过软件进行工作。三、交流伺服系统的性能指标交流伺服系统的性能指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等方面來衡量。低档的伺服系统调速范围在1:1000以上，一般的在1:5000〜1:10000,高性能的可以达到1:100000以上；定位精度一般都要达到±1个脉冲，稳速精度，尤其是低速下的稳速精度比如给定lrpm时，一般的在土0.1rpm以内，高性能的可以达到±O.Olrpm以内；动态响应方面，通常衡量的指标是系统最高响应频率，即给定最高频率的正弦速度指令，系统输出速度波形的和位滞后不超过90。或者幅值不小于50%。进口三菱

7、伺服电机MR—J3系列的响应频率高达900Hz,而国内主流产品的频率在200〜500Hz。运行稳定性方面，主要是指系统在电压波动、负载波动、电机参数变化、上位控制器输出特性变化、电磁干扰、以及其他特殊运行条件下，维持稳定运行并保证一定的性能指标的能力。这方面国产产品、包括部分台湾产品和世界先进水平相比差距较大。伺服控制技术是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术Z—，是国外交流伺服技术封锁的主要部分。随着国内交流伺服用电机等硬件技术逐步成熟，以软形式存在于控制芯片中的伺服控制技术成为制约我国高性能交流伺服技术及产品发展的瓶颈。研究