基于相位裕度永磁同步电机位置伺服系统研究

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1、电气传动2014年第44卷第10期ELECTRICDRIVE2014Vo1．44No．10基于相位裕度的永磁同步电机位置伺服系统研究李长红，陈明俊，韩耀鹏(西北机电工程研究所，陕西成阳712099)摘要：提出了永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的相位裕度设计方法，通过在开环截止频率处相位对角频率的导数为零方法，得出了中频区宽度与相位裕度的关系，给出位置控制器参数设计的新方法，在一定中频区宽度下系统具有最大相位裕度，提高系统对开环增益变化的鲁棒性。此外，为了提高伺服系统跟踪精度，按伺服模型构建位置信号的微分

2、观测器，实现了平滑的数字前馈补偿，并针对大误差时的饱和非线性特性，采用“根号”控制策略，提高大角度协调的动态性能。仿真和实验验证了该位置控制算法的有效性。关键词：相位裕度；位置伺服系统；位置控制器；前馈补偿中图分类号：TM341文献标识码：AStudyofPermanentMagnetSynchronousMotorPositionServoSystemBasedonPhaseMarginLIChang—hong，CHENMing-jun，HANYao—peng(NorthwestInstituteofMe

3、chanical＆ElectricalEngineering，Xianyang712099，Shaanxi，China)Abstract：Aphasemarginbaseddesignmethodforpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)positionservosystemwaspresented．Relationshipofmid—frequencyintervalwidthversusphasemarginwasobtainedbysettingthederiva

4、tiveofphaseto~equeneytozeroatthegaincrossoverfrequency．Anewdesignmethodofpositioncontrollerparameterswasgiven．Amaximumphasemargincanbeachievedatthesamemid-frequencyintervalwidth．Therobustnesstoopenloopgaincanbeimprovedgreatly．Inordertoimprovethesystemtrack

5、ingprecision，adifferentialobserverwasestablishedinaccordancewiththeservomode1．Smoothnumericalfeedforwardcompensationwasachieved．“Squareroot”controlwasusedagainstsaturationandnonlinearwheninlargepositionerror．Thedynamicperformanceoflargeangleresponsecanbeen

6、hanced．Simulationandexperimentstudyarecarriedoutandtheresultsverifytheeffectivenessoftheproposedapproach．Keywords：phasemargin；positionservosystem；positioncontroller；feedforwardcompensation比例一积分(PI)控制由于其参数调节方便1引言被广泛采用于位置伺服系统中，关于其控制参数位置伺服系统(定位系统或跟踪系统)在国整定的问题

7、，已有大量的文献对其进行了研究，防、机械制造业、微电子行业等领域具有广泛的最常用的控制参数整定法有Ziegler-Nichols法，应用，随着技术的发展，对其动态性能及跟踪精及改进的Ziegler-Nichols法，文献[6—8]对其进行度的要求越来越高，永磁同步电机具有体积小，了研究，Ziegler-Nichols整定方法一般分为频率功率密度高的优点，采用矢量控制n技术可实现法和模型法，频率法是先去掉积分和微分项，只优良的动态性能和较宽的调速范围，因而在永磁保留比例项，逐渐加大比例系数使系统产生等幅同步电

8、机矢量控制基础上组成的位置伺服系统振荡，记录此时的临界增益和I临界振荡周期，并得到了广泛应用。根据经验公式确定PI(PID)调节器增益，如果模基金项目：总装“十二五”重点预研课题作者简介：李长红(1978一)，男，硕士，高级工程师，Email：lch9725@163．com54李长红，等：基于相位裕度的永磁同步电机位置伺服系统研究电气传动2014年第44卷第1O期型参数已知，则可利用模型法直接利用经验公式ns+1