永磁交流伺服系统先进控制策略研究

随着国家重大专项“高档数控机床与基础制造技术”的实施，对永磁交流伺服系统的性能提出了愈来愈高的要求。本文首先通过对典型应用案例的分析，揭示了交流伺服系统对应用性能的影响，指出提高交流伺服系统性能的必要性。永磁交流伺服系统参数的整定对系统的性能影响极大，如何实现参数的自整定是这一领域的研究热点问题。在多数应用系统中惯量会经常发生变化，惯量变化对系统的动态性能影响很大，本文提出了一种转动惯量在线辨识方法，能够实现惯量变化的自动辨识。在此基础上，针对交流伺服控制器PI参数自整定方法中，忽略了整定过程的周期性和所需的自学习能力，造成整定过程效率低、重复操作次数多、整定时间长问题，本文提出了一种交流伺服系统速度控制器PI参数自整定控制方案，使控制器能够仿人操作，根据历史控制经验不断地改进学习增益。仿真和实验结果均验证了上述方法的有效性，且方法结构简单，易于实现，已在已研发的产业化项目中得到应用。用于伺服系统的永磁同步电机，电机的机械时间常数常小于电磁时间常数，电流环在动态过程中不能抑制速度环的扰动。对此本文加入一个反电动势补偿环节，以消除转速在动态过程中对电流环的影响。理论分析和仿真结果验证了补偿措施的有效性。在永磁交流伺服系统中，电流环环宽对整个系统(速度环/位置环)的环宽具有制约作用。在不提高功率开关速度下如何提高电流内环的宽度也是该领域的研究热点。本文提出了新的改进型PWM方式，在不提高开关频率的情况下，使电流环的带宽得到了显著提高，扩大了永磁交流伺服系统的频带，提高了动态响应，实验结果均验证了该方法的有效性。

Research on Advanced Control Strategy of PMSM Servo System