实际交流伺服运动控制系统数学模型及仿真分析

第 3 章 沟 通 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。本章介绍沟通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纳PI控制和变结构控制，位置环的设计采纳变结构控制。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Powerlib 模块库搭建起来的。3.1 永 磁 同 步 电 动 机 沟 通 伺服 运 动 控 制 系 统沟通伺服电动机--- 工厂自动化(FA)中广泛应用。永 磁 同 步 电 动 机 沟 通 伺 服 运动 控 制 系 统 的 组 成图 3-1 沟 通 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通常都采纳梯形图编程，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 ）采纳专用数控系统 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进展趋势。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...