永磁同步电机伺服系统串级pid矢量控制研究

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1、电气传动2011年第41卷第12期ELECTRICDRIVE2011Vo1．41No．12永磁同步电机伺服系统串级PID矢量控制研究罗卫祥，于存贵(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：为实现对永磁同步电机伺服系统的控制，分析基于转子磁链定向矢量控制的伺服电机，建立串级PID控制的伺服系统解耦动态数学模型。依据控制系统工程设计法设计出电流环、速度环、位置环后，研究速度环相对于电流环和位置环的配置对伺服系统性能的影响；进而设计出满足指标要求的伺服控制系统。结果表明：在永磁同步电机伺服系统的串级PID矢量控制中，速度环与电流环和位置环的相对配置对整

2、个伺服系统的影响显著；通过合理设计速度环可使伺服系统取得良好的控制效果。关键词：永磁同步电机；伺服控制；矢量控制；串级PID控制中图分类号：TM341文献标识码：AStudyofPermanentMagnetSynchronousMotorServoSystemwithCascadePIDVectorControlLUOWei—xiang。YUCun-gui(SchoolofMechanical，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，Jiangsu，China)Abstract：Forthe

3、realizationofpermanentmagnetsynchronousmotorservosystemcontrol，toconstructthedecouplingdynamicmathematicalmodeloftheservosystemwithcascadePIDcontrol，theservomotorwithrotorfluxorientedvectorcontrolwasanalyzed．Accordingtocontrolsystemdesigntheory，designcurrentfeedback，velocityfeedback

4、，positionfeedback，researchontheinfluenceoftherelativeconfigurationamongthevelocityfeedback，positionfeedbackandcurrentfeedback013．theservosystemperformanee；andthendesigntheservocontrolsystemmeetingtherequirements．Theresultsshowthat：therelativeconfigurationamongvelocityfeedback，curren

5、tfeedbackandpositionfeedbackaffectthepermanentmagnetsynchronousmotorservosystemwithcascadePIDvectorcontrolsignificantly；throughtherationaldesignofvelocityfeedback，servosystemcanachievegoodeffect．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；servocontrol；vectorcontrol；cascadePIDcontrol时，通

6、过研究速度环相对电流环和位置环的配置1引言对系统的影响，寻求到使系统各方面性能指标达在某数字交流伺服系统设计中，采用永磁同到兼顾的三环设计规律。步电机(PMSM)作为伺服执行元件。由于永磁同2伺服系统动态数学模型步电机具有多变量、强耦合等复杂特性。为实现对伺服电机的高性能控制，应使变量之间的解耦在确立电机数学模型过程中，作如下的假定：及电机控制简单精确化。为满足对伺服系统的位忽略磁路中铁芯的饱和；不计铁芯的涡流损耗与置跟随，转速输出，转矩输出等性能指标要求。在磁滞损耗；定子电枢绕组的空载电势是正弦波；转采用串级PID控制作为三闭环伺服系统的控制子上无阻尼绕组；

7、永磁材料的电导率为零[1]。结构中，考虑到连接电流环和位置环的速度环：通首先，采用转子磁链定向矢量控制策略，使转过对电流环的影响，进而影响系统转矩输出；通过子磁链与q轴电流i。相互解耦~2-43。在控制对位置环的影响，进而影响系统的位置跟踪性能；好电流i和转子磁链恒定的情况下，转矩仅其自身性能影响到系统的转速输出。在设计三环受电流i影响。这种控制策略简单灵活，使永磁作者简介：罗卫祥(1986一)，男，硕士研究生，Email：luoweixiang1986@126．corn8罗卫祥，等；永磁同步电机伺服系统串级PID矢量控制研究电气传动2011年第41卷第12期

8、同步交流电机获得与直流电机相同的伺服性