实际_交流伺服运动控制系统数学模型及仿真分析

第3 章 交流伺服运动控制系统 模型及仿真分析 PMSM（三相永磁同步电机，permanent magnet Synchronous motor） PMSM 位置伺服系统具有位置环、速度环和电流环三闭环结构，电流环和速度环作为系统的内环，位置环为系统外环。 本章介绍交流伺服运动控制的体系结构及组成。 基于 PMSM 及其驱动器为核心的伺服运动控制系统，建立其数学模型并进行仿真分析。 从分析影响电流环性能的因素着手，提出了 PMSM位置伺服系统电流环综合设计方案。 速度环的设计分别采用 PI 控制和变结构控制， 位置环的设计采用变结构控制。滑模变结构控制可以提高系统的响应速度、实现定位无超调、改善对负载扰动的鲁棒性和对参数变化的鲁棒性。 仿真模块基于MATLAB/Simulink和Pow erlib 模块库搭建起来的。 3.1 永磁同步电动机交流伺服运动控制系统 交流伺服电动机---工厂自动化(FA)中广泛应用。 永磁同步电动机交流伺服运动控制系统的组成 图3-1 交流伺服运动控制系统的集中控制结构 伺服系统：驱动部分的伺服电机及其驱动器,外加编码器构成通常所说的伺服系统 伺服运动控制系统：除了驱动部分以外，还包括操作软件、控制部分、检测元件、传动机构和机械本体，各部件协调完成特定的运动轨迹或工艺过程。 1. 控制器 控制器主要有四种： 单片机系统，运动控制专用PLC 系统，专用数控系统，PC+运动控制卡。 （1 ）单片机系统 由单片机芯片、外围扩展芯片以及外围电路组成，作为运动控制系统的控制器。 单片机方案优点在于成本较低 缺点：I/O 口产生脉冲频率不高，控制精度受限，研发周期较长，调试过程烦琐。 （2）运动控制专用PLC 系统 许多品牌的PLC 都可选配定位控制模块 PLC 通常都采用梯形图编程，可以与HMI 进行通讯，在线修改运动参数 PLC 的循环扫描工作方式决定了它实时性能不是很高，要受PLC 每步扫描时间的限制。 主要适用于运动过程比较简单、运动轨迹固定的设备，如送料设备、自动焊机等。 （3）采用专用数控系统 铣床数控系统，切割机数控系统等等。 高成本 （4）PC+运动控制卡 运动控制系统的一个主要发展趋势。 按信号类型一般分为：数字卡和模拟卡。 运动控制卡的主控芯片一般有三种形式：单片机，专用运动控制芯片，DSP。 DSP：数字信号高速处理，能实时完成复杂运动，常用于像工业机器人等复杂运动的自动化设备中。 PC+运动控制卡特点： 卡上专用CPU 与PC 机 CPU 构成主从式双 CPU控制...