理论教育 精准控制交流电机运动的技术方法

精准控制交流电机运动的技术方法

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:于是,在解耦控制的基础上,又提出了各种高精度和快速响应位置伺服控制方法。目前研究的重点是无静差滑模变结构控制。速度及位置传感器 无论采用哪种控制方案,高精度交流电机控制系统均离不开高精度的位置和速度传感器件。目前满足高精度位置和转速反馈的器件有测速发电机、光电编码器和解算器。

精准控制交流电机运动的技术方法

在坐标变换矢量控制系统中,机械特性和电磁特性的解耦控制是通过把参考坐标系放在旋转磁场上来实现的,这样构成的运动控制(位置伺服)系统具有响应快的优点,但是在电流环和转速环之外再加上一个位置环,整个系统调整起来比较困难。于是,在解耦控制的基础上,又提出了各种高精度和快速响应位置伺服控制方法。

(1)滑模变结构控制 变结构控制,使系统的结构可以在控制过程的各个瞬间,根据系统中某些参数的状态以跃变的方式有目的地变化,从而将不同的结构特性揉合在一起,取得比固定结构系统更完善的性能指标。滑模(Sliding Mode)控制方法是变结构控制中最主要的内容。在滑模变结构系统中,应使系统运动轨迹在速度和角度相平面上沿某一选定曲线运动至原点,而且不需准确的建模,因此系统结构简单,易于实现,且能获得优良的动静态特性。目前研究的重点是无静差滑模变结构控制。

(2)最优位置控制系统 在有效地控制了磁通的基础上,可以直接应用最优控制理论设计位置环,此时只考虑电机的机械特性,从而使整个控制系统大大简化。如希望电机到达给定位置时间最短及控制能量最小,可选用二次型函数作为目标泛函,应用最大值原理中的横截条件及庞特里亚金关系式,即可得到系统的黎卡提方程,如果各系数矩阵均为二阶时,可用解析法解出最优控制规律。当系统阶数超过三阶时,实时求解则变得比较困难。(www.daowen.com)

(3)速度及位置传感器 无论采用哪种控制方案,高精度交流电机控制系统均离不开高精度的位置和速度传感器件。目前满足高精度位置和转速反馈的器件有测速发电机、光电编码器和解算器。测速发电机有交、直流两种,无刷测速发电机目前已做得很精密。光电码盘有增量式和绝对式两种,一般绝对式码盘比较贵,但在高性能控制系统中是必不可少的。解算器的工作原理和旋转变压器相类似,为了实现无刷化,采用两个同轴线圈做变压器,给转子励磁绕组中通入高频正弦电压信号。当转子转动时,可以在两相定子绕组中感应出两相正交的输出电压,对这两个信号进行一定的处理和运算,即可得到所需的位置、速度和磁极位置信号。解算器又称为无刷旋转变压器。

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