交流伺服驱动控制系统的优化设计

陈华

摘要

交流伺服驱动器是交流伺服系统中的重要组成部分，对系统的整体性能及运行情况具有至关重要的影响。随着我国科学技术水平的快速发展，交流伺服驱动控制系统正以极快的速度向高集成化、智能化以及网络化的方向发展，有效推动了交流伺服系统在各行各业中的广泛应用，甚至逐渐成为市场中的主流产品。本文首先分析了交流伺服控制系统的操作规则及性能特征，之后从软件和硬件两个方面入手，对交流伺服驱动系统的优化设计进行了探索与研究，希望能够进一步促进交流伺服系统的创新发展。

【关键词】交流伺服驱动 控制系统 研究

交流伺服控制系统是通过对驱动物体的位置、速度、力矩等要素的控制，使机械传递和机械联轴器的速度达到相互匹配的理想状态，以此来保证各部分功能的相地稳定。凭借交流伺服系统的优越性能，确保系统高速运转的同时，进一步改善其运转性能，使稳定性获得持续提升。目前，交流伺服系统凭借其强大的技术优势，已经在航空电子、雷达、工业生产设备、舵机等行业得到了广泛应用。在今后的工作中，有必要针对其重要组成部分一一交流伺服驱动控制系统进行全方位、深层次的研究，为交流伺服系统的健康发展提供支持与保障。

1交流伺服驱动控制系统

1.1交流伺服驱动控制系统的工作流程

交流伺服系统属于一种典型机电一体化产品，交流伺服系统按照类型可分为两种，分别是感应异步交流伺服系统和永磁同步交流伺服系统。其中，永磁同步交流伺服系统由驱动控制系统、电机和传感器构成。该系统可对弱磁实现高速控制，同时还可让电机维持低速运转，在实际应用的过程中，表现出显著的优势，如效率高、调速范围广、反应快等等。永磁交流伺服系统的工作流程为：首先，驱动控制系统负责对上位机接收到的参数信息编码，再控制伺服电机进行控制，伺服电机将电流转换成扭矩输出，并通过传感器对负载的运行状态进行测量，再传递给驱动控制系统;此后，由驱动控制系统对目标运行状态和实际运行状态进行对比，再依照对比结果对电流差异进行相应的调整，最终使两者的状态值保持一致，为系统的稳定运行提供基本保障。

1.2交流伺服驱动控制系统的性能特征

交流伺服系统的整体性能，主要通过调度范围是否广泛、定位是否精确、稳定速度及稳定性能等几方面因素来衡量。一般情况下，永磁交流伺服系统的调度范围在1：5000-1：10000之间，定位为+1个脉冲，稳定速度精度可达到+O.OOlrpm以内。通过以上数据可以看出，该系统的性能及效率十分优越，借助这一系统完全可以获得高水平的动态响应和扭矩密度;此外，传统的交流伺服驱动器采用的是全模拟硬件电流，其主要的弊端问题就是参数的一致性和灵活性较差。近些年来，随着科学技术的快速发展，已经开始利用微处理器和数字信号进行控制，使之前的各种弊端问题得到了明显改善，实现了交流伺服驱动控制系统的及时性与稳定性。目前，相关技术人员正在研发更高效率、永磁化、全数字化以及高集成化的交流伺服驱动控制系统，力求实现其更加卓越的品质。

2交流伺服驱动控制系统的优化设计

2.1硬件的优化设计

交流伺服驱动控制系统主要包括电源、检测保护单元、传感器、数字控制器等设备。其中电源的功能是给各个设备提供电力支持;控制电路的工作内容是发送信号，驱动电路将所接收到的信号进行转换成扭矩，传递到IPM模块上，之后经处理后的信号发送到控制器上，同时发送到电机上;二者共同对所接收到的信息编码。控制电路将信息处理后重新发送指令，控制整个程序运行。

2.2软件的优化设计

交流伺服驱动控制系统的软件部分主要包括逻辑功能处理模块和NC指令模块丙个主要部分。其中，逻辑处理模块负责对信息进行全面优化，之后再发出更加合理的指令程序，而NC指令模块主要负责信息的实时编码。在CPU对信息进行处理之前，需要先经过逻辑处理模块转将信息转换成诸如速度参数、位置参数、扭矩参数等各种目标参数，再由逻辑处理模块再将转换后的目标参数传递给NC指令模块，再由NC指令模块对其进行编码，最终将信息传递给伺服模块，从而使电机得到正常运转。通过这一过程可以看出，要相实现系统的高效、稳定运转，必须依靠每一个模块的同期控制方可实现这一目标。因此，目前有相当一部分专家学者都在致力于研究自动化技术，力求将其引进到伺服驱动控制系统当中，使该系统的运行状态更加趋于稳定。尤其在当前的电机行业中，FPGA呈现出非常快的发展速度。而基于FPGA的交流伺服驱动控制系统所采用的是CORDIC算法，该算法凭借着高效率和高解析度的优势，使伺服系统在实时性方面的要求得到满足;此外，在电流采样及零点偏移校正方面，FPGA可以外接高精度的AD芯片。但是，当电流采样对电路中的各种干扰较为敏感时，极易发生漂移现象，一旦发生该现象必然会对电流采样精度产生不利影响，通过FPGA则可以有效弥补这一缺陷;在电流测量方面，FPGA表现出更加精准的技术优势;此外，为了更好的满足交流伺服驱动控制系统在通用型方面的要求，FPGA进一步扩大了自身的调速范围，使速度的控制精度得到了大幅提升;在速度检测方面，FPGA采用的是“M/T法”，这种方法可同时兼顾到高速脉冲频率和低速测量精度两个方面。

3结束语

交流伺服驱动系统有着较高水平的动态响应和扭矩密度。相信在今后的发展中，该系统必将获得更大范围的应用。因为，必须对其核心部分一一交流伺服驱动控制系统进行深入、细致、全面的研究，从它的工作流程、设计原理、性能要求等几个关键方面入手，找出通过对交流伺服驱动系统中的问题，并给予针对有效的改进，只有不断在问题中寻找答案才能保证交流伺服驱动系统越来越完善，发展越来越好。

参考文献

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