基于前馈控制的交流伺服系统高速定位控制研究

曹耀文

摘 要：前馈控制的交流伺服系统要求高速定位，采用传统PID控制不能满足这一要求。为解决这一问题，可以引入前馈控制来提高定位控制性能。通过进行仿真实验，证明前馈控制可以提高系统对指令信号的跟踪性能，再设计实验系统。

关键词：前馈控制；交流伺服；高度定位；研究

一、交流伺服电动机控制模型

为设计交流伺服控制系统，首先建立交流伺服电动机的控制模型。如图1所示，选定转子磁通势为D轴方向，Q轴方向确定为领先D轴90°的方向，建立两相D-Q轴坐标系。图中为D轴与A相绕组中心线间的电角度。设为三相绕组电流感应产生的旋转磁通势，其旋转角频率等于，旋转方向决定于三相电流的相序，这样把两个匝数相同的绕组加到D轴和Q轴上同样产生如图1的磁通势FS。

二、交流伺服控制系统设计

基于PI控制原理设计由电流环、速度环和位置环构成控制系统。其硬件结构。

根据硬件系统工作原理及电动机控制模型，设计出位置、速度和电流环全数字交流伺服控制系统结构。位置环由编码器反馈信号与输入信号差分，速度环由编码器反馈信号与速度环输入信号差分，电流环由3/2坐標变换后的Q轴反馈信号与差分，PI控制器为K[1+1/（TS）]，其中：K为比例系数，T为积分时间。

三、试验及结果分析

伺服控制器也主要有三部分构成，即：功率驱动板、主控制板、电源板。而对于永磁同步电机来说，是借助IPM进行驱动，IPM也就是智能功率模块，至于三相电流反馈的获取，主要是借助霍尔电流传感器。为验证引入前馈控制后，高速定位控制效果，与传统PID控制进行对比实验，输出指令信号、位置积分器，借助DA卡，将之转换为模拟量，通过示波记录仪显示，数据显示：未引入电流前馈时，系统定位大约需45ms；在引入电流前馈时，系统定位需13ms。

四、结论

结束语可以这样写：综上所述，本文主要对交流伺服电动机控制模型的建立进行了计算分析，并且详细研究了交流伺服控制系统设计，最后，对交流伺服控制系统试验结果进行了分析，证明了该项系统可以实现高速定位控制，具有十分重要的研究意义和价值。

参考文献：

[1]高翔.高精度永磁同步电机位置伺服系统研究[D].哈尔滨理工大学，2016.