基于MATLAB/Simulink的交流伺服系统建模与仿真研究
发布时间：2021-04-07 07:54
为适应机电动力系统数字化开发需要,基于矢量控制原理提出永磁同步电机及交流伺服驱动器各控制环建模方法,并通过MATLAB/Simulink平台建立仿真模型及分析数据。仿真结果表明:该交流伺服系统建模合理,各项性能指标满足工程实际要求,可有效解决机电动力系统数字化开发中交流伺服子系统建模仿真的困难。
【文章来源】：水雷战与舰船防护. 2016,24(04)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
PMSM三环控翻康理方框圈
?丄丄??式中：＆为等效积分时间常数，＝?＆。?＝?３?，?２?’控綱益＾?＝?１?’传递函数分别为??Ｔ１??ＳＶＰＷＭ［５］逆变器可看作时间常数为ｎ（７；?＝?Ｇ?（ｓ）＝＾＾。?（１２）??Ｖ?＋?１??为等腰三角载波信号频率）和控制增益为?ｒ?，、?１??２ｈ?ＧｉｒｅＢｔ？（ｓ）?＝?Ｔ?＋?－〇?（１３）??［（因ＳＷＷＭ逆变器实际输出电压等于直流母线％?根社述各环节传递函数建立电流环控制结构??压，故（＝１）的一阶惯性环节，故ＳＶＰＷＭ逆变器的?上一??如图２所亦。??传递函数为???！?ＰｎＷｆ?Ｉ＂＊????Ｌ???Ｖ＋ｉ??图２电流环控制结构图??Ｆｉｇ．?２?Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．２速度环控制器设计?速度环控制器常采用ＰＩ控制策略，由于速度环??速度环控制要求ＰＭＳＭ输出速度快速稳定的跟?截止频率较电流环低，故可将电流环作为整体环节去??踪指令速度信号且无输人端稳态误差，同时对负载变?掉其闭环传递函数高阶次项近似处理为??化等扰动信号具有很强的鲁棒性，对转动惯量等参数?Ｇ?（ｊ）＝?心Ｘ?＾?１?＝?１?。??不敏感，对系统最高转速具有限制作用。速度环设计?Ｓ?ｓ２?＋?ｓ／７］?＋?Ｋ／７］?±ｓ?＋?１?２７＞?＋?１°??要求在确保控制系统稳定的前提下尽量拓宽调速范??围，加快系态响趣度，消縣统速麟織差’式中：［为＿环合并■擔謂节等效时间常??同时在稳态时使交流伺服系统具备较好的特性硬度?ｗ??并抑制负载和控制系统参数变化引起的扰动。?’?‘?＿?Ｐ＿°??
第４期?方航，等：基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的交流伺服系统建模与仿真研究?．８１．??速度检测环节采用比例系数＝?１的比例负反?式中：＆为比例时间系数Ａ为等效积分时间系数；??馈，速度滤波环节为时间常数为控制增益心＝１?Ｋ?Ｋ?＝?Ｋ??的一阶惯性环节，速度环控制器的传递函数为?’、?＇?＂?￣?°??，?Ｋ?根据上述各环节传递函数建立速度环控制结构??心⑴：（１５）如图３所示。??Ｉ??－１－?＾?ｐｎ￥ｆ?Ｊｓ?－ｐ??ｉｆ???????????ｗ???Ｋｗ?＾???图３速度环控制结构图??Ｆｉｇ．?３?Ｓｐｅｅｄ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．３位置环控制器设计?参考信号前馈型二自由度ＨＤ控制策略［６］的主??位置环控制的指令位置通常为随机值，要求输出?控制器ｈ为比例Ｐ控制，从控制器Ｆ２为比例Ｐ加微??准确跟踪指令位置变化，同时需满足响应快速、灵活?分Ｄ前馈补偿控制，则主／从控制器的传递函数为??及稳态精度高等指标要求。为保证位置环获取较好的?ｆ＼（ｓ）?＝?ＫＰ。?（１７）??跟踪性和抗干扰性，在高性能伺服系统中位置环控制?Ｆｚ（ｓ）?＝?ａＫＰ?＋?ｂＫｄｓ０?（１８）??器通常采用参考信号前馈型二自由度ＰＩＤ控制策略。?式中：心为比例时间常数；＆为微分时间常数；为??速度环开环传递函数为典型的ｎ型系统，当位?从控制器比例和微分控制强度系数。??置环截止频率远小于速度环截止频率时，可将速度环?根据上述各环节传递函数［７＿８］建立位置环控制??降阶为一阶惯性环节，相应的时间常数为控制增?结构如图４所示。??益为
【参考文献】：
博士论文
[1]交流伺服系统控制策略及现场总线接口技术[D]. 白玉成.华中科技大学 2009
[2]矢量控制永磁同步电动机交流伺服系统的研究[D]. 吴茂刚.浙江大学 2006
硕士论文
[1]PID参数整定技术的研究及应用[D]. 刘玲玲.郑州大学 2010
[2]全数字永磁交流伺服系统设计研究与仿真[D]. 王真.上海交通大学 2008
本文编号：3123100
【文章来源】：水雷战与舰船防护. 2016,24(04)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
PMSM三环控翻康理方框圈
?丄丄??式中：＆为等效积分时间常数，＝?＆。?＝?３?，?２?’控綱益＾?＝?１?’传递函数分别为??Ｔ１??ＳＶＰＷＭ［５］逆变器可看作时间常数为ｎ（７；?＝?Ｇ?（ｓ）＝＾＾。?（１２）??Ｖ?＋?１??为等腰三角载波信号频率）和控制增益为?ｒ?，、?１??２ｈ?ＧｉｒｅＢｔ？（ｓ）?＝?Ｔ?＋?－〇?（１３）??［（因ＳＷＷＭ逆变器实际输出电压等于直流母线％?根社述各环节传递函数建立电流环控制结构??压，故（＝１）的一阶惯性环节，故ＳＶＰＷＭ逆变器的?上一??如图２所亦。??传递函数为???！?ＰｎＷｆ?Ｉ＂＊????Ｌ???Ｖ＋ｉ??图２电流环控制结构图??Ｆｉｇ．?２?Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．２速度环控制器设计?速度环控制器常采用ＰＩ控制策略，由于速度环??速度环控制要求ＰＭＳＭ输出速度快速稳定的跟?截止频率较电流环低，故可将电流环作为整体环节去??踪指令速度信号且无输人端稳态误差，同时对负载变?掉其闭环传递函数高阶次项近似处理为??化等扰动信号具有很强的鲁棒性，对转动惯量等参数?Ｇ?（ｊ）＝?心Ｘ?＾?１?＝?１?。??不敏感，对系统最高转速具有限制作用。速度环设计?Ｓ?ｓ２?＋?ｓ／７］?＋?Ｋ／７］?±ｓ?＋?１?２７＞?＋?１°??要求在确保控制系统稳定的前提下尽量拓宽调速范??围，加快系态响趣度，消縣统速麟織差’式中：［为＿环合并■擔謂节等效时间常??同时在稳态时使交流伺服系统具备较好的特性硬度?ｗ??并抑制负载和控制系统参数变化引起的扰动。?’?‘?＿?Ｐ＿°??
第４期?方航，等：基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的交流伺服系统建模与仿真研究?．８１．??速度检测环节采用比例系数＝?１的比例负反?式中：＆为比例时间系数Ａ为等效积分时间系数；??馈，速度滤波环节为时间常数为控制增益心＝１?Ｋ?Ｋ?＝?Ｋ??的一阶惯性环节，速度环控制器的传递函数为?’、?＇?＂?￣?°??，?Ｋ?根据上述各环节传递函数建立速度环控制结构??心⑴：（１５）如图３所示。??Ｉ??－１－?＾?ｐｎ￥ｆ?Ｊｓ?－ｐ??ｉｆ???????????ｗ???Ｋｗ?＾???图３速度环控制结构图??Ｆｉｇ．?３?Ｓｐｅｅｄ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．３位置环控制器设计?参考信号前馈型二自由度ＨＤ控制策略［６］的主??位置环控制的指令位置通常为随机值，要求输出?控制器ｈ为比例Ｐ控制，从控制器Ｆ２为比例Ｐ加微??准确跟踪指令位置变化，同时需满足响应快速、灵活?分Ｄ前馈补偿控制，则主／从控制器的传递函数为??及稳态精度高等指标要求。为保证位置环获取较好的?ｆ＼（ｓ）?＝?ＫＰ。?（１７）??跟踪性和抗干扰性，在高性能伺服系统中位置环控制?Ｆｚ（ｓ）?＝?ａＫＰ?＋?ｂＫｄｓ０?（１８）??器通常采用参考信号前馈型二自由度ＰＩＤ控制策略。?式中：心为比例时间常数；＆为微分时间常数；为??速度环开环传递函数为典型的ｎ型系统，当位?从控制器比例和微分控制强度系数。??置环截止频率远小于速度环截止频率时，可将速度环?根据上述各环节传递函数［７＿８］建立位置环控制??降阶为一阶惯性环节，相应的时间常数为控制增?结构如图４所示。??益为
【参考文献】：
博士论文
[1]交流伺服系统控制策略及现场总线接口技术[D]. 白玉成.华中科技大学 2009
[2]矢量控制永磁同步电动机交流伺服系统的研究[D]. 吴茂刚.浙江大学 2006
硕士论文
[1]PID参数整定技术的研究及应用[D]. 刘玲玲.郑州大学 2010
[2]全数字永磁交流伺服系统设计研究与仿真[D]. 王真.上海交通大学 2008
本文编号：3123100
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