【精品】第六讲交流永磁伺服系统的控制策略

《【精品】第六讲交流永磁伺服系统的控制策略》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第六讲交流永磁伺服系统的控制策略郛庆鼎赵希梅（沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110023）6.0引言对“伺服”控制的基本认识不论从“伺服”一词的原本社会学意义或由它引申而来的工程意义上来讲，“伺服”最基本的特征就是“服从”与“跟踪”主人或控制器发出的命令，令行禁止，深刻理解这一点对研究伺服技术是很有意义的。伺服系统是一种随动系统，既可以是速度随动，也可以是位置随动系统。广义地讲，电机驱动的调速系统也是一种伺服控制系统，只不过在所说的调速系统中，尤其是较人的功率装置，所强调的被调量是电机的转速，而特別看車在完成功能的同时是以更加高效

2、率实现功率变换。在通常的情况下，转速的给定值为恒值，要求起动平稳，静态误差小以至为零，是其主要的追求口标，这属于恒定调节问题。这就是说，在调速系统中，首先必须保证闭环系统为渐近稳定，对它的要求是尽量抑制各种内外扰动，系统速度误差最终衰减至零。这就是所谓的调节器问题。与此相应的另外一个典型问题就是所谓的伺服机问题。它的控制kl标是使系统状态和输出以规定的方式（一定的粘度和快速性）响应指令信号。即是说，对于伺服系统，耍求输出能忠实地跟踪控制器所给出的命令，产牛足够的力或力矩驱动被控制的机械,获得所希望的加速度、速度与位置（位姿）。当然，

3、在伺服系统中也存在着进行功率放大、变换与调控等处理，并H希累能高效率地完成整个伺服过程，在这一点上与对调速系统的要求是-•致的，但它控制的岀发点却是要求跟踪任意变化的指令，并能够精确而快速地实现加速度、速度、位置的跟踪控制，而又能对任何偏离指令的干扰具有强健的鲁棒性。由上述可见，一个伺服系统，是一个闭环系统，首先必须是闭环稳定的。作为闭环稳定系统本身，它的输出就具有跟踪给定指令的能力。但是，它不仅是一个伺服机问题，而II也是一个调节器问题，而后者具有首要的重要性，是解决伺服机问题的基础。总的看來，一个伺服系统是这两个问题交合在一起的

4、控制问题，视伺服系统为纯粹的伺服机问题的看法是不全面的。实际上伺服机问题是调节器问题的一个扩展。一个闭坏的调速系统和伺服系统，既涉及到伺服性能，又涉及到调节特性的双重要求,过去在大多数情况K，用一个反馈控制器来处理这两方而性能要求，在大体上是可以实现的o但在伺服系统的实际设计中，这两方而具体特性要求，很难同吋满足。只能针对具体对象的要求，抓住主要才厉，兼顾其它要求来设计控制器。然而在高性能伺服控制系统中，对调节指标和跟踪指标要求都很髙，一个控制器在结构与参数设计及调试屮很难兼顾这两方而的高要求，这时就应该采用所谓的二自由度控制方法了

5、。即用一个控制器专伺调节器任务，在保证系统稳定的同时，能够对系统参数摄动、外施扰动等不确定性，使输出偏离指令的干扰影响尽力抑制，虽然这个控制器也具有响应指令的跟踪能力，但重点设计在“抑制”干扰，就使“跟踪”能力变差了。为了获得所希與的伺服特性，就在闭环系统之外，专门增设了一个控制器，就是所谓的前馈控制器，专伺提高伺服性能，解决伺服滞后问题。这样，两个控制器独立设计其结构与参数，各伺专职任务，分工合作，最终从整体上实现一个髙质量的伺服系统，满足高性能的需要。关于模型问题：在交流永磁伺服系统中，控制对象为交流永磁伺服电动机，其数学模型的

6、基本框架是清晰的。它是由一个时间常数较小的电磁响应快过程和一个时间常数相对较大的机械慢响应过程级联构成，这两个子过程的结构、参数及相互间耦合影响也是明确的。总的说来，它是一个存在耦合的两个级联响应的子系统快速动态系统，要求系统具有精度高、响应快、运行平稳、高刚度等性能。因此在控制上采用对彖的数学模型焰合宜的。因此，只有了解了对象的数学模型及其可能变化的范I韦I,才能设计与控制系统实现高性能指标。然而精确把握对彖的数学模型是件困难的事，这是因为：①对象的实际模型是非常复杂的,具有非线性，高阶次,难以准确描述。即使可描述，也是难以实现，

7、在实际应用中，不得不简化模型；②实际系统在运行中，不断遭受到外部环境的侵扰，对象与控制器白身也发生变化。要想得到一个唯一固定不变的对象和控制器的模型也是办不到的；③实际控制系统性能指标有一定的范围，并非为一个严格的数字。若模型塑造得过于详尽，要达到某些具体数值指标，不但造成实现上的困难，而且会事倍功半，複至导致不良后果。基于上述几点理rh,在型造伺服系统模型时,应该根据实际的具体要求，综合电气——机械特性，抓住能反映实际系统的主要特性，并佔量出它可能的变化范围，这样选择出的模型，就可以认为是够“优秀”的了。而不必苛求在精度上与实际完

8、全一•致。把这种选择出来的模型（理想模型）与实际系统的差別，就称为模型的不确定性。山此可见，模型的不确定性与模型相伴存在，如影随形，它也是模型的一部分，在设计与实现伺服系统时，必须考虑它的存在及其影响，实现非脆弱的鲁棒性控制。关于PI