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1、第3章交流伺服运动控制系统模型及仿真分析3.1永磁同步电动机交流伺服运动控制系统 3.1.1永磁同步电动机交流伺服运动控制系统简介3.1.2永磁同步电动机交流伺服运动控制系统的组成平匍铸台图3-1交流伺服运动控制系统的集中控制结构1.控制器PC吃枝运功1$制0运动挖制 m ic实际位置曲冲发肘 址电隔孫) 士咆隅肉图3-2运动控制卡的功能图2伺服电机及驱动器11U11图3-3两相交流伺服电机U11U11工作原理图U11U11图3-4交流伺服电机的机械特性图3-5交流伺服电机控制方式U图3-6交流伺服电机的运行特性3.检测元件4.典型机械结构图3-7具有高精度滚珠丝杠驱动机构的运动平台图3-8滚
2、珠丝杠和螺母机构的工作原理内幄屈罩爍町内齿扇图3-9滚珠丝杠螺母机构的调整图3-10预加载荷消除间隙3.2 PMSM伺服系统的数学模型3.2.1PMSM的基本结构及种类图3-11 PMSM的结构图图3-12 PMSM转子的三种结构形式3.2.2 PMSM的数学模型图3-14永磁同步电动机dq旋转坐标图3.2.3 PMSM等效电路图3-15 dq轴表示的电压等效电路图324 PMSM的矢量控制原理3.2.5 PMSM的矢量控制方式326 PMSM解耦状态方程1州魁卜1图3-16交流永磁同步电机系统框图3.3 PMS M伺服运动控制系统电流环设计3.3.1影响电流环性能的主要因素分析1. 反电动势
3、的干扰以及PI电流调节器的影响呼哪器 .也 PMSM ri图3-17电流环简化控制框图2. 逆变器传输特性以及零点漂移的影响3.3.2电流环PI综合设计图3-18 PMSM矢量控制系统原理图图3-19电流环动态结构图3.4 PMSM伺服运动控制系统速度环设计3.4.1速度环PI综合设计国打F*E图3-20 PMSM电流、速度双闭环动态结构框图图3-21采用PI控制的速度环动态结构框图3.4.2滑模变结构基本原理0V%执-幵耒方式fta 404淆动方武X图3-22二阶系统的状态轨迹3.4.3 PMSM伺服运动控制系统速度环的变结构设图3-23速度调节器简化动态结构图F M图3-24速度环滑模变结
4、构调节器结构图3.5 PMSM伺服运动控制系统位置环设计 3.5.1变结构控制在伺服运动控制系统中的应用剖析 3.5.2 PMSM伺服运动控制系统位置环的变结构设 计图3-25位置环滑模变结构调节器结构图3.6 PMSM伺服运动控制系统仿真分析3.6.1基于矢量控制的电流滞环仿真分析1.电流滞环控制图3-26具有电流滞环的A相控制原理图图3-27电流滞环跟踪控制电流波形示意图图3-28三角波载波比较方式控制电路图图3-29 PMSM位置伺服系统矢量控制仿真结构图电肌忒脏感適Wb練时散範功戟氐舷*too0. 1 fi 72I.24T1. 111X10緬定转速rpm迎变群喘人直流电压.呷定于电SV
5、Q定F电蓉-苗冊咋攜乘效丿族-卅。：佃0丨和470CDZ) i 5jcv4A图3-3 0常规电流滞环控制仿真模块Ui?4i4 ICO3 刼-*Jnl滯环3图3-31三角波载波比较方式电流滞环控制仿真模块图3-32电流滞环控制输出的三相定子电流波形ia、ib、ic= =图3-33 SPWM控制输出的三相定子电流波形ia、ib、ic弋H一亲b图3-34 q轴电流iqEN常jjm图3-35电磁转矩Te史pg暂稲抵mrhilr图3-36转子电角速度 宀3.6.2伺服运动控制系统变结构仿真图3-37串级滑模变结构控制位置伺服系统的结构框图500起逻注腰-JS图3-38负载扰动时系统的速度响应曲线W2-誉拦L匸.带图3-39转动惯量变化时系统的速度响应曲线
