基于MATLAB/Simulink的交流伺服系統(tǒng)建模與仿真研究
發(fā)布時間：2021-04-07 07:54
為適應機電動力系統(tǒng)數字化開發(fā)需要,基于矢量控制原理提出永磁同步電機及交流伺服驅動器各控制環(huán)建模方法,并通過MATLAB/Simulink平臺建立仿真模型及分析數據。仿真結果表明:該交流伺服系統(tǒng)建模合理,各項性能指標滿足工程實際要求,可有效解決機電動力系統(tǒng)數字化開發(fā)中交流伺服子系統(tǒng)建模仿真的困難。
【文章來源】：水雷戰(zhàn)與艦船防護. 2016,24(04)
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
PMSM三環(huán)控翻康理方框圈
?丄丄??式中：＆為等效積分時間常數，＝?＆。?＝?３?，?２?’控綱益＾?＝?１?’傳遞函數分別為??Ｔ１??ＳＶＰＷＭ［５］逆變器可看作時間常數為ｎ（７；?＝?Ｇ?（ｓ）＝＾＾。?（１２）??Ｖ?＋?１??為等腰三角載波信號頻率）和控制增益為?ｒ?，、?１??２ｈ?ＧｉｒｅＢｔ？（ｓ）?＝?Ｔ?＋?－〇?（１３）??［（因ＳＷＷＭ逆變器實際輸出電壓等于直流母線％?根社述各環(huán)節(jié)傳遞函數建立電流環(huán)控制結構??壓，故（＝１）的一階慣性環(huán)節(jié)，故ＳＶＰＷＭ逆變器的?上一??如圖２所亦。??傳遞函數為???！?ＰｎＷｆ?Ｉ＂＊????Ｌ???Ｖ＋ｉ??圖２電流環(huán)控制結構圖??Ｆｉｇ．?２?Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．２速度環(huán)控制器設計?速度環(huán)控制器常采用ＰＩ控制策略，由于速度環(huán)??速度環(huán)控制要求ＰＭＳＭ輸出速度快速穩(wěn)定的跟?截止頻率較電流環(huán)低，故可將電流環(huán)作為整體環(huán)節(jié)去??蹤指令速度信號且無輸人端穩(wěn)態(tài)誤差，同時對負載變?掉其閉環(huán)傳遞函數高階次項近似處理為??化等擾動信號具有很強的魯棒性，對轉動慣量等參數?Ｇ?（ｊ）＝?心Ｘ?＾?１?＝?１?。??不敏感，對系統(tǒng)最高轉速具有限制作用。速度環(huán)設計?Ｓ?ｓ２?＋?ｓ／７］?＋?Ｋ／７］?±ｓ?＋?１?２７＞?＋?１°??要求在確�？刂葡到y(tǒng)穩(wěn)定的前提下盡量拓寬調速范??圍，加快系態(tài)響趣度，消縣統(tǒng)速麟織差’式中：［為＿環(huán)合并■擔謂節(jié)等效時間常??同時在穩(wěn)態(tài)時使交流伺服系統(tǒng)具備較好的特性硬度?ｗ??并抑制負載和控制系統(tǒng)參數變化引起的擾動。?’?‘?＿?Ｐ＿°??
第４期?方航，等：基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的交流伺服系統(tǒng)建模與仿真研究?．８１．??速度檢測環(huán)節(jié)采用比例系數＝?１的比例負反?式中：＆為比例時間系數Ａ為等效積分時間系數；??饋，速度濾波環(huán)節(jié)為時間常數為控制增益心＝１?Ｋ?Ｋ?＝?Ｋ??的一階慣性環(huán)節(jié)，速度環(huán)控制器的傳遞函數為?’、?＇?＂?￣?°??，?Ｋ?根據上述各環(huán)節(jié)傳遞函數建立速度環(huán)控制結構??心⑴：（１５）如圖３所示。??Ｉ??－１－?＾?ｐｎ￥ｆ?Ｊｓ?－ｐ??ｉｆ???????????ｗ???Ｋｗ?＾???圖３速度環(huán)控制結構圖??Ｆｉｇ．?３?Ｓｐｅｅｄ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．３位置環(huán)控制器設計?參考信號前饋型二自由度ＨＤ控制策略［６］的主??位置環(huán)控制的指令位置通常為隨機值，要求輸出?控制器ｈ為比例Ｐ控制，從控制器Ｆ２為比例Ｐ加微??準確跟蹤指令位置變化，同時需滿足響應快速、靈活?分Ｄ前饋補償控制，則主／從控制器的傳遞函數為??及穩(wěn)態(tài)精度高等指標要求。為保證位置環(huán)獲取較好的?ｆ＼（ｓ）?＝?ＫＰ。?（１７）??跟蹤性和抗干擾性，在高性能伺服系統(tǒng)中位置環(huán)控制?Ｆｚ（ｓ）?＝?ａＫＰ?＋?ｂＫｄｓ０?（１８）??器通常采用參考信號前饋型二自由度ＰＩＤ控制策略。?式中：心為比例時間常數；＆為微分時間常數；為??速度環(huán)開環(huán)傳遞函數為典型的ｎ型系統(tǒng)，當位?從控制器比例和微分控制強度系數。??置環(huán)截止頻率遠小于速度環(huán)截止頻率時，可將速度環(huán)?根據上述各環(huán)節(jié)傳遞函數［７＿８］建立位置環(huán)控制??降階為一階慣性環(huán)節(jié)，相應的時間常數為控制增?結構如圖４所示。??益為
【參考文獻】：
博士論文
[1]交流伺服系統(tǒng)控制策略及現場總線接口技術[D]. 白玉成.華中科技大學 2009
[2]矢量控制永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的研究[D]. 吳茂剛.浙江大學 2006
碩士論文
[1]PID參數整定技術的研究及應用[D]. 劉玲玲.鄭州大學 2010
[2]全數字永磁交流伺服系統(tǒng)設計研究與仿真[D]. 王真.上海交通大學 2008
本文編號：3123100
【文章來源】：水雷戰(zhàn)與艦船防護. 2016,24(04)
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
PMSM三環(huán)控翻康理方框圈
?丄丄??式中：＆為等效積分時間常數，＝?＆。?＝?３?，?２?’控綱益＾?＝?１?’傳遞函數分別為??Ｔ１??ＳＶＰＷＭ［５］逆變器可看作時間常數為ｎ（７；?＝?Ｇ?（ｓ）＝＾＾。?（１２）??Ｖ?＋?１??為等腰三角載波信號頻率）和控制增益為?ｒ?，、?１??２ｈ?ＧｉｒｅＢｔ？（ｓ）?＝?Ｔ?＋?－〇?（１３）??［（因ＳＷＷＭ逆變器實際輸出電壓等于直流母線％?根社述各環(huán)節(jié)傳遞函數建立電流環(huán)控制結構??壓，故（＝１）的一階慣性環(huán)節(jié)，故ＳＶＰＷＭ逆變器的?上一??如圖２所亦。??傳遞函數為???！?ＰｎＷｆ?Ｉ＂＊????Ｌ???Ｖ＋ｉ??圖２電流環(huán)控制結構圖??Ｆｉｇ．?２?Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．２速度環(huán)控制器設計?速度環(huán)控制器常采用ＰＩ控制策略，由于速度環(huán)??速度環(huán)控制要求ＰＭＳＭ輸出速度快速穩(wěn)定的跟?截止頻率較電流環(huán)低，故可將電流環(huán)作為整體環(huán)節(jié)去??蹤指令速度信號且無輸人端穩(wěn)態(tài)誤差，同時對負載變?掉其閉環(huán)傳遞函數高階次項近似處理為??化等擾動信號具有很強的魯棒性，對轉動慣量等參數?Ｇ?（ｊ）＝?心Ｘ?＾?１?＝?１?。??不敏感，對系統(tǒng)最高轉速具有限制作用。速度環(huán)設計?Ｓ?ｓ２?＋?ｓ／７］?＋?Ｋ／７］?±ｓ?＋?１?２７＞?＋?１°??要求在確�？刂葡到y(tǒng)穩(wěn)定的前提下盡量拓寬調速范??圍，加快系態(tài)響趣度，消縣統(tǒng)速麟織差’式中：［為＿環(huán)合并■擔謂節(jié)等效時間常??同時在穩(wěn)態(tài)時使交流伺服系統(tǒng)具備較好的特性硬度?ｗ??并抑制負載和控制系統(tǒng)參數變化引起的擾動。?’?‘?＿?Ｐ＿°??
第４期?方航，等：基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的交流伺服系統(tǒng)建模與仿真研究?．８１．??速度檢測環(huán)節(jié)采用比例系數＝?１的比例負反?式中：＆為比例時間系數Ａ為等效積分時間系數；??饋，速度濾波環(huán)節(jié)為時間常數為控制增益心＝１?Ｋ?Ｋ?＝?Ｋ??的一階慣性環(huán)節(jié)，速度環(huán)控制器的傳遞函數為?’、?＇?＂?￣?°??，?Ｋ?根據上述各環(huán)節(jié)傳遞函數建立速度環(huán)控制結構??心⑴：（１５）如圖３所示。??Ｉ??－１－?＾?ｐｎ￥ｆ?Ｊｓ?－ｐ??ｉｆ???????????ｗ???Ｋｗ?＾???圖３速度環(huán)控制結構圖??Ｆｉｇ．?３?Ｓｐｅｅｄ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．３位置環(huán)控制器設計?參考信號前饋型二自由度ＨＤ控制策略［６］的主??位置環(huán)控制的指令位置通常為隨機值，要求輸出?控制器ｈ為比例Ｐ控制，從控制器Ｆ２為比例Ｐ加微??準確跟蹤指令位置變化，同時需滿足響應快速、靈活?分Ｄ前饋補償控制，則主／從控制器的傳遞函數為??及穩(wěn)態(tài)精度高等指標要求。為保證位置環(huán)獲取較好的?ｆ＼（ｓ）?＝?ＫＰ。?（１７）??跟蹤性和抗干擾性，在高性能伺服系統(tǒng)中位置環(huán)控制?Ｆｚ（ｓ）?＝?ａＫＰ?＋?ｂＫｄｓ０?（１８）??器通常采用參考信號前饋型二自由度ＰＩＤ控制策略。?式中：心為比例時間常數；＆為微分時間常數；為??速度環(huán)開環(huán)傳遞函數為典型的ｎ型系統(tǒng)，當位?從控制器比例和微分控制強度系數。??置環(huán)截止頻率遠小于速度環(huán)截止頻率時，可將速度環(huán)?根據上述各環(huán)節(jié)傳遞函數［７＿８］建立位置環(huán)控制??降階為一階慣性環(huán)節(jié)，相應的時間常數為控制增?結構如圖４所示。??益為
【參考文獻】：
博士論文
[1]交流伺服系統(tǒng)控制策略及現場總線接口技術[D]. 白玉成.華中科技大學 2009
[2]矢量控制永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的研究[D]. 吳茂剛.浙江大學 2006
碩士論文
[1]PID參數整定技術的研究及應用[D]. 劉玲玲.鄭州大學 2010
[2]全數字永磁交流伺服系統(tǒng)設計研究與仿真[D]. 王真.上海交通大學 2008
本文編號：3123100
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