永磁同步伺服电机的变结构智能控制

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永磁同步电机伺服控制系统

永磁同步电机伺服控制系统
永磁同步电机伺服控制系统
1 永磁同步电机伺服控制系统的构成
基本部分: 永磁同步电机; 电压型PWM逆变器; 电流传感器; 磁极位置传感器; 电流控制器。
如果需要进行速度和位置控制,还需要速 度传感器、速度控制器、位置传感器以及位置 控制器。
永磁同步电机伺服控制系统
永磁同步电机伺服控制系统构成如图1 所示:
图6 永磁同步电机的常用转子结构
永磁同步电机伺服控制系统
(a) 直轴电枢反应磁通路径 (b) 交轴电枢反应磁通路径
图7 交、直轴电枢反应磁通路径
永磁同步电机伺服控制系统
对于图6(k)所示结构,通过采用多层 倒圆弧形永磁体来增大磁阻转矩,永磁体的抗 去磁能力强,气隙磁密高,且波形更接近正弦 形。
表面永磁体结构的优点:转子直径小,转 动惯量低;等效气隙大、定位转矩小、绕组电 感低,有利于电机动态性能的改善;这种转子 结构电机的电枢反应小、转矩电流特性的线性 度高,控制简单、精度高。因此,一般永磁交 流伺服电机多采用这种转子结构。
永磁同步电机伺服控制系统
增加绕组的分布系数,使电动势波形的 正弦性得到改善;
可以得到线圈节距为 1 的集中式绕组设 计,线圈绕在一个齿上,缩短了线圈周 长和端部伸出长度,减少了用铜量;线 圈端部没有重叠,可不放置相间绝缘;
可能用专用绕线机 ,直接将线圈绕在齿 上,取代传统嵌线工艺,提高了劳动生 产率,降低了成本;减小了定子轭部厚 度,提高了电机的功率密度;
电机绕组电阻减小 ,铜耗降低,进而提 高机效率和降低温升;
降低了定位转矩,利于减小振动和噪声。
永磁同步电机伺服控制系统
如图4为具有分数槽绕组的电机定子。
图4 具有分数槽绕组的电机定子
永磁同步电机伺服控制系统

永磁同步伺服电机智能控制

永磁同步伺服电机智能控制

永磁同步伺服电机智能控制摘要:永磁同步电机因为其优越的性能正得到越来越广泛的应用,并在高性能伺服系统中逐步取代直流电机和异步电机。

伺服系统对电机控制性能有很高的要求,本文对伺服系统中永磁同步电机控制的智能控制问题进行了介绍关键词:永磁同步;伺服电机;控制引言发展和提高永磁同步电机的制造水平,开发相应的高性能控制器产品,提高资源的利用率和附加产值应该是我国未来的一个发展方向一、闭环调节器的控制永磁同步电机的数学模型与异步电机相比,简单了不少,但仍具有非线性,强耦合,多变量等特点,寻求比普通PID 调节器更优良的控制策略是提高交流伺服系统性能的有效途径之一(1)基于现代控制理论的控制策略基于现代控制理论的电机控制方法有许多,典型的如滑模变结构控制,自适应控制等。

其中,自适应控制能够抑制系统运行时参数变化的影响,获得有用的模型信息,使控制器的控制参数能够得到自动调整。

但这些方法均存在两个问题,一是模型复杂,运算繁琐;二是校正和辨识的时间较长,实时性不佳此外,还有许多现代控制理论被用到转速控制器设计中,包括自适应逆推、反馈线性化、鲁棒控制等(2)基于智能思想的控制策略典型的智能控制方法如模糊控制是模糊数学与控制理论相结合的产物。

现实中,有些被控对象是难以建立精确的数学模型的,这时,使用模糊控制的方法是一种非常不错的选择。

当前,在永磁同步电机的控制方面的,模糊控制的应用与研究已取得了许多成果,在电机的控制领域,仍有不少与模糊控制相结合的控制方法出现神经网络控制也是一种基于智能思想的控制策略,其并行处理,分布存储,自组织,自学习及神经计算能力,使其成为一种很有前途的控制方法,目前已有不少文献对此进行研究二、电机自身的控制交流伺服系统中对电机自身的控制方法主要有:压频控制、磁场定向控制,解耦控制与直接转矩控制(1)压频控制压频控制是一种开环控制方法,不需要电机位置、速度等反馈信息,其控制方法简单,无复杂的控制算法,方便实现。

永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构 和控制单元驱动器原理

永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构 和控制单元驱动器原理

永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构和控制单元驱动器原理导语:永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后,目前已经进入了全数字的时代。

全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简单,而且性能更加的可靠。

随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展,使得永磁交流伺服技术有着长足的发展。

永磁交流伺服系统的性能日渐提高,价格趋于合理,使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。

永磁交流伺服系统具有以下等优点:电动机无电刷和换向器,工作可靠,维护和保养简单;定子绕组散热快;惯量小,易提高系统的快速性;适应于高速大力矩工作状态;相同功率下,体积和重量较小,广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合,满足了传动领域的发展需求。

永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后,目前已经进入了全数字的时代。

全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简单,而且性能更加的可靠。

现在,高性能的伺服系统,大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。

伺服驱动器有两部分组成:驱动器硬件和控制算法。

控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一,是国外交流伺服技术封锁的主要部分,也是在技术垄断的核心。

交流永磁伺服系统的基本结构交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成,其结构组成如图1所示。

其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。

永磁同步伺服电机(PMSM)驱动器原理

永磁同步伺服电机(PMSM)驱动器原理

永磁同步伺服电机(PMSM)驱动器原理中达电通股份有限公司中达电通公司伺服数控产品处 周瑞华 Zhou Reihua摘 要: 永磁交流伺服系统以其卓越的性能越来越广泛地应用到机器人、数控等领域,本文对其驱动器的功能实现做了简单的描述,其中包括整流部分的整流过程、逆变部分的脉宽调制(PWM )技术的实现、控制单元相应的算法等三个部分。

关键词: DSP 整流 逆变 PWM 矢量控制 1 引言随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展,使得永磁交流伺服技术有着长足的发展。

永磁交流伺服系统的性能日渐提高,价格趋于合理,使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。

永磁交流伺服系统具有以下等优点:(1)电动机无电刷和换向器,工作可靠,维护和保养简单;(2)定子绕组散热快;(3)惯量小,易提高系统的快速性;(4)适应于高速大力矩工作状态;(5)相同功率下,体积和重量较小,广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合,满足了传动领域的发展需求。

永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后,目前已经进入了全数字的时代。

全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简单,而且性能更加的可靠。

现在,高性能的伺服系统,大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。

伺服驱动器有两部分组成:驱动器硬件和控制算法。

控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一,是国外交流伺服技术封锁的主要部分,也是在技术垄断的核心。

2 交流永磁伺服系统的基本结构交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成,其结构组成如图1所示。

永磁同步伺服电机的变结构与前馈复合控制

永磁同步伺服电机的变结构与前馈复合控制

永磁同步伺服电机的变结构与前馈复合控制戴卫力;张晓峰【摘要】为提高永磁同步伺服电机(PMSM)控制系统的性能,阐述了永磁同步电机伺服系统架构并给出了永磁同步电机的数学模型.在此基础上,对传统的三环伺服位置控制进行了分析,给出了各控制环参数的设计准则,并总结了传统伺服控制策略下的特点.随后,针对传统伺服控制系统定位精度低、响应慢的缺陷,在分析研究变结构控制和前馈控制特点的基础上,将其与传统控制相结合,提出了三者控制方式结合的复合控制策略,并对其进行了相应地理论分析.最后,建立了相应的系统仿真控制模型,并进行了测试.结果表明:变结构控制和前馈控制独立作用时均可缩短系统响应时间,而前馈控制还可提高系统的定位精度;同时复合控制结合了两者的优点,既提高了系统位置响应速度又改善了位置跟踪精度.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2019(019)004【总页数】7页(P131-137)【关键词】永磁同步电机;变结构控制;矢量控制;前馈控制【作者】戴卫力;张晓峰【作者单位】河海大学物联网工程学院, 江苏省输配电装备技术重点实验室,常州213022;河海大学物联网工程学院, 江苏省输配电装备技术重点实验室,常州213022【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)结构简单、高效且具有调速范围宽、可实现高精度定位等优点,因而被广泛应用于航空航天、机器人系统等高性能伺服领域[1]。

目前,大多通过提升逆变器、检测反馈元件等器件性能和改善相应的控制策略来提高PMSM伺服系统的整体性能[2]。

文献[3]提出了一种基于转矩角的PMSM直接转矩控制策略,并指出该策略具有较好的动静态性能和堵转启动能力,较适合转矩控制性能要求较高的应用场合。

文献[4]介绍了矢量控制和直接转矩控制,并指出了前者在电流脉动、调速范围、电流特性等方面较具优势。

伺服电机结构图解大全

伺服电机结构图解大全

伺服电机结构图解大全
伺服电机是一种能够精确控制运动的电机,常用于各种自动化设备和机械系统中。

伺服电机的结构复杂多样,下面将介绍几种常见的伺服电机结构,帮助大家更好地了解伺服电机。

1. 直流伺服电机结构图解
直流伺服电机是一种常见的伺服电机类型,其结构相对简单。

通常由电机本体、编码器、控制器等部分组成。

电机本体包括定子和转子,编码器用于反馈电机转动位置,控制器则控制电机的转速和位置。

直流伺服电机结构图解
直流伺服电机结构图解
2. 步进伺服电机结构图解
步进伺服电机结构相对复杂一些,通常由步进电机、编码器、闭环控制系统等
部分组成。

步进电机通过控制电流大小来控制转动角度,编码器用于反馈电机位置信息,闭环控制系统可以实现更精准的控制。

步进伺服电机结构图解
步进伺服电机结构图解
3. 交流伺服电机结构图解
交流伺服电机结构也较为复杂,由交流电机、编码器、控制器等部分组成。


流电机通常使用感应电机或永磁同步电机,编码器可实现位置反馈,控制器则控制电机运动。

交流伺服电机结构图解
交流伺服电机结构图解
通过以上对不同类型伺服电机结构的介绍,我们可以看到不同类型的伺服电机
在结构上的区别,但它们都有一个共同点,即都能够实现精准的位置和速度控制。

选择适合自己需求的伺服电机,可以提高设备的性能和稳定性。

希望以上内容能够帮助大家更好地理解伺服电机的结构和原理。

以上是伺服电机结构图解的内容,希望对大家有所帮助。

伺服电机内部结构及其工作原理分解

伺服电机内部结构及其工作原理分解

伺服电机内部结构及其工作原理分解伺服电机是一种特殊的电机,其具有闭环控制系统,可以实现精准的位置、转速和力矩控制。

其内部结构由电机本体、编码器、控制器等组成,下面对伺服电机的内部结构和工作原理进行详细分解。

1.电机本体:伺服电机本体主要由转子和定子组成。

转子是可以旋转的部分,由一根铁芯(也叫转轴)和固定在铁芯上的绕组(也叫转子绕组)构成。

定子是不动的部分,由一根铁芯(也叫定轴)和固定在铁芯上的绕组(也叫定子绕组)构成。

电机本体是伺服电机的核心部分,它通过控制绕组的电流,可以产生力矩和转速。

2.编码器:编码器是伺服电机的重要辅助装置,用于测量和反馈电机的转动位置和速度。

编码器通常由光电开关和码盘组成。

光电开关通过感光器件检测光的变化,将旋转的编码盘上的刻度转换为电信号,从而反馈给控制器。

控制器可以根据编码器的信号实时调整电机的转动位置和速度,实现闭环控制。

3.控制器:控制器是伺服电机系统的核心部分,主要由驱动器、信号处理器和控制算法组成。

驱动器负责控制伺服电机的电流,将控制器的指令转化为驱动电机的信号。

信号处理器负责接收并处理来自编码器的反馈信号,计算电机当前的位置和速度,并与控制算法进行比较,生成控制信号。

控制算法根据设定值和反馈值之间的差异,调整控制信号以实现精确的控制。

伺服电机的工作原理如下:1.控制器接收到控制信号后,先经过信号处理器进行计算和处理,得到电机的当前位置和速度。

2.控制器将控制信号转化为驱动电机的电流信号,通过驱动器输出到电机绕组,产生电磁力矩。

3.电磁力矩作用下,电机开始转动。

同时,编码器感测电机的转动位置和速度,并将这些信息反馈给控制器。

4.控制器根据设定值和反馈值之间的差异,通过调整驱动电流信号的大小和方向,来控制电机的速度和位置。

5.控制器不断地接收编码器的反馈信号,并进行比较和调整,以实现伺服电机的闭环控制,使得电机的转动位置和速度精确控制在设定值范围内。

总之,伺服电机通过控制器对电机绕组的电流进行调整,结合编码器的反馈信号,可以实现精确的位置、转速和力矩控制。

第7章 三相永磁同步伺服电动机的控制

第7章 三相永磁同步伺服电动机的控制

第二节 三相永磁同步伺服电动机的控制策略
ABC
1 43 65 2A NhomakorabeaX
B
Y
C
Z
V1: 1 0 0 V2: 1 1 0 V3: 0 1 0 V4: 0 1 1 V5: 0 0 1 V6: 1 0 1 V7: 1 1 1 V0: 0 0 0
三相永磁同步伺服电动机 的电子换向器主回路
第二节 三相永磁同步伺服电动机的控制策略
第 7 章 第二节 三相永磁同步伺服电动机的 控制策略
第二节
三相永磁同步伺服电动机的控制策略

dq坐标系上得到的三相永磁同步伺服电动机的矢量如 图7-2所示。
q
id iq
1
Laid
0 1 a
Laiq
d
图7-2三相永磁同步电动机矢量图
第二节
三相永磁同步伺服电动机的控制策略


在上图中Ψa是电动机定子磁链,Ψ0是电动机中 总的磁链,显然由于定子磁链的存在,使得总 磁链偏离了d轴,这就是电枢反应。电枢反应 主要是由定子电流的q轴分量iq引起的。 定子电流的d轴分量id相当于励磁电流。关于对 id的控制,在不同的实际应用场合下一般有两 种控制策略
引 言


数字式交流伺服系统在数控机床,机器人等领 域里已经获得了广泛的应用。数字式交流伺服 系统,是制造业实现自动化和信息化的基础构 件。 研究数字式交流伺服系统包括研究其速度控制、 位置控制以及辅助功能三个方面的问题,本课 程介绍数字式交流伺服系统的工作原理及相关 产品使用手册。
第 7 章 第一节 三相永磁同步伺服电动机及 其数学模型

式中:Ud、Uq——dq坐标系上的电枢电压分量; id、iq ——dq坐标系上的电枢电流分量;

永磁同步电机 伺服电机 关系

永磁同步电机 伺服电机 关系

永磁同步电机伺服电机关系
一、永磁同步电机和伺服电机的原理
永磁同步电机和伺服电机的基本原理虽然相同,都是基于电磁感应定理和磁场的交替作用来实现机械动力转化,但是在具体的实现方式上却存在差异。

永磁同步电机采用了永磁材料作为转子,与定子上的电磁线圈形成磁场的交替作用以实现运动,而伺服电机的转子则通常是一种磁性材料,通过控制电流来实现转子相对于定子的运转。

二、永磁同步电机和伺服电机的控制方式
永磁同步电机通常采用电子式换相技术,通过将控制电流和感应电流进行复合,来控制电机的运行方式。

而伺服电机则通常采用切换电容方式进行控制,通过切换不同容量的电容来调节电机的运转速度和输出力矩。

这一点与永磁同步电机的电路结构存在较大差异。

三、永磁同步电机和伺服电机适用场景的差异
永磁同步电机适用于高速高动态响应的场景,例如工业生产线上的自动化设备,以及新能源汽车方面。

而伺服电机则适用于高精度控制方面的应用,例如智能机器人、CNC加工设备、医疗器械等。

这一点在设计和选型时需要特别注意。

伺服电机同步控制工作原理

伺服电机同步控制工作原理

伺服电机同步控制工作原理伺服电机同步控制的工作原理是通过控制系统对电机的转速、位置或角度进行精确控制,使其与给定的目标值保持同步。

以下是从多个角度全面解释伺服电机同步控制的工作原理。

1. 伺服电机结构,伺服电机由电动机、编码器、控制器和反馈系统组成。

电动机负责转动,编码器用于测量电机的转速、位置或角度,控制器根据编码器反馈的信息调整电机的输出,实现同步控制。

2. 控制系统,伺服电机同步控制的核心是控制系统。

控制系统根据给定的目标值和编码器反馈的实际值之间的误差,通过控制器计算出合适的控制信号,驱动电机输出力矩或转矩,使电机的运动与目标值同步。

3. 反馈系统,伺服电机同步控制中的反馈系统起到了至关重要的作用。

通过编码器等反馈装置,实时测量电机的转速、位置或角度,并将实际值反馈给控制系统。

控制系统根据反馈值与目标值之间的差异进行调整,使电机能够精确地同步到目标值。

4. 控制器,伺服电机同步控制中的控制器通常采用PID控制器。

PID控制器根据误差信号的大小和变化率,计算出合适的控制信号。

比例项用于响应误差的大小,积分项用于消除稳态误差,微分项用于响应误差的变化率,从而实现快速而稳定的同步控制。

5. 控制策略,伺服电机同步控制可以采用位置控制、速度控制或力矩控制等不同的控制策略。

位置控制通过控制电机的位置,使其与目标位置同步。

速度控制通过控制电机的转速,使其与目标速度同步。

力矩控制通过控制电机的输出力矩,使其与目标力矩同步。

根据具体应用需求选择合适的控制策略。

6. 反馈控制算法,伺服电机同步控制中常用的反馈控制算法有位置反馈控制、速度反馈控制和力矩反馈控制等。

位置反馈控制根据位置误差进行控制;速度反馈控制根据速度误差进行控制;力矩反馈控制根据力矩误差进行控制。

根据具体应用需求选择合适的反馈控制算法。

综上所述,伺服电机同步控制的工作原理是通过控制系统、反馈系统、控制器和控制策略等多个组成部分的协同作用,实现对电机的精确同步控制。

伺服电机内部结构及其工作原理

伺服电机内部结构及其工作原理

伺服电机内部结构及其工作原理伺服电机是一种常见的电动机,广泛应用于工业自动化、机械设备和机器人等领域。

本文将详细介绍伺服电机的内部结构和工作原理。

一、伺服电机的内部结构伺服电机的内部结构主要包括电机本体、编码器、控制器和功率放大器等组成部分。

1. 电机本体:伺服电机的电机本体通常由定子和转子组成。

定子是由线圈和铁芯构成,线圈通过电流激励产生磁场。

转子则是由永磁体或电磁体组成,通过磁场与定子的磁场相互作用,实现转动。

2. 编码器:编码器是用来测量电机转动角度和速度的装置。

常见的编码器有光电编码器和磁编码器两种。

光电编码器通过光电原理来检测转子的位置和运动状态,磁编码器则是利用磁场感应原理来实现转子位置的检测。

3. 控制器:控制器是伺服电机的核心部件,负责接收来自外部的控制信号,并根据信号调整电机的转动。

控制器通常包括一个微处理器和相关的电路,能够实时监测电机的状态,并根据设定的目标位置和速度来控制电机的转动。

4. 功率放大器:功率放大器是用来放大控制信号,并将其转化为足够的电流和电压来驱动电机的装置。

功率放大器通常由晶体管、场效应管或功率模块等元件组成,能够提供足够的功率给电机,以实现精确的转动控制。

二、伺服电机的工作原理伺服电机的工作原理基于反馈控制系统,通过不断检测电机的状态和位置,将实际的位置与目标位置进行比较,并根据差距进行调整,以实现精确的位置和速度控制。

1. 位置反馈:伺服电机通过编码器等装置实时测量转子的位置,并将其反馈给控制器。

控制器根据反馈信号与设定的目标位置进行比较,计算出误差值。

2. 控制算法:控制器根据误差值和预设的控制算法,计算出相应的控制信号。

常见的控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制等。

比例控制根据误差值的大小来调整电机的输出功率;积分控制根据误差值的积分来调整电机的速度;微分控制则根据误差值的变化率来调整电机的加速度。

3. 功率驱动:控制器将计算得到的控制信号发送给功率放大器,功率放大器将信号转化为足够的电流和电压,驱动电机转动。

永磁同步电机滑模变结构鲁棒控制

永磁同步电机滑模变结构鲁棒控制

永磁同步电机滑模变结构鲁棒控制崔家瑞;高江峰;张波;李擎【摘要】A sliding mode variable structure speed controller was proposed for surface permanent magnet synchronous motor in order to overcome the drawback of conventional PID speed controller,to effectively curb the state variables of overshoot problems, to speed up the convergence speed of the rotor, and to en-hance the anti-interference of the system.Unlike conventional PID speed controller, the controller associ-ated speed error with the quantity of system state.The load torque values is real-time controlled by the default upper and lower bounds sliding mode variable structure controller.It can replace the conventional PID controller with the applications to the permanent magnet synchronous motor vector control system. Simulation and experimental results show that sliding mode variable structure controller based on the up-per and lower bounds can effectively improve the static and dynamic characteristics and robustness of the system.%为了克服常规PID速度控制器的缺点,有效抑制状态变量的超调问题,加快转子的收敛速度,增强系统的抗干扰性,提出了一种用于表面式永磁同步电动机的上下界滑模变结构速度控制器。

永磁同步电动机的完全滑模变结构控制

永磁同步电动机的完全滑模变结构控制

q a o f t na d i , e s dn iew se t d d t a f l l i aetr c nr n o oai c e rt n o — u t no i d io t l igl a xe e o l s dn t jco o t li r rt g ac l a o ,cn i .I tn h i n n u i g r y o cp n e i
状态 方程 - : 。 为
p ∞
给运动 、 器 人 的 手 臂 运 动等 应 具 有 响应 快 、 超 机 无
调、 定位 精度 高等 优 良特 性 。然 而 目前普 遍 采 用 的
PD控制难 以有效 地满 足 系统 的特 性 。PD控 制 适 I I
用 于可建 立精 确 数学 模 型 的 确 定性 控 制 系统 , 而对 于实际 的位置伺 服 系统 , 于不 可 避 免 的 干扰 和 不 由
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参数 摄 动和外 干扰鲁 棒性 非 常强 , 且结 构简 单 、 响应
快速 。 目前 , 种控 制策 略 已成功 用 于电力 系统 、 这 机 器人 、 航天 航空 飞 行 器 等控 制 中。 本文 将 该 控 制 策 略 引入到永 磁 同步 电动机 ( 以下简称 P S 速度 环 M M) 式中: R—— 绕组 等效 电阻 ;
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伺服电机的结构和工作原理

伺服电机的结构和工作原理

伺服电机的结构和工作原理伺服电机的结构和工作什么是伺服电机?伺服电机是一种精密的电动机,主要用于控制机器人、自动化设备和工业生产线等工作。

与传统的电机相比,伺服电机更加灵敏,响应速度更快,可进行更为精确的位置和速度控制。

伺服电机的结构伺服电机由三部分构成:电机、编码器和控制系统。

其中,电机负责驱动负载,编码器用来测量电机的位置和速度,控制系统则是对电机进行精密控制的核心。

伺服电机的工作原理伺服电机的工作原理是通过反馈机制来控制电机的行动。

简单地说,当控制系统感知到电机位置或速度的变化时,便会发出指令,让电机调整行动,以达到精确的位置和速度控制。

伺服电机和步进电机的区别伺服电机和步进电机均可用于位置和速度控制,但二者在结构和工作原理上存在较大的区别。

伺服电机通常具有更高的精度和响应速度,也更适合于高负载和大型机械系统,而步进电机则较为简单、廉价,适用于低负载、低速度的场景。

伺服电机应用领域伺服电机广泛应用于机器人、航空航天、医疗和汽车等领域。

例如,在工业生产中,它可用于生产线上的机械臂和自动化设备;在医疗领域,它则可用于手术机器人和医疗影像设备。

总结伺服电机是一种精密的电动机,它通过编码器和控制系统的精准控制,实现了精确的位置和速度控制。

在各种领域中,伺服电机都有着广泛的应用,它的高精度和高响应速度为自动化和智能化的发展带来了更多可能。

伺服电机的优势伺服电机的优势主要体现在以下方面:1.更高的精度和响应速度:伺服电机具有更高的控制精度和响应速度,可用于实现更为精密的控制。

此外,它还可以在高速和高负载情况下保持较高的控制精度和稳定性。

2.可靠性高:伺服电机配备有编码器和保护机构,可以实时检测电机的状态,确保系统的稳定性和可靠性。

而且,它还具有自我保护功能,一旦出现异常情况,便会自动停机,避免损坏设备。

3.灵活性强:伺服电机可支持多种类型的控制模式,如位置控制、速度控制、扭矩控制等。

此外,由于它的高精度和高响应速度,还可以进行复杂的轨迹控制。

伺服电机结构及工作原理

伺服电机结构及工作原理

伺服电机结构及工作原理伺服电机是一种将电能转换为机械能的电动机,它通过控制电机运转的位置、速度和力矩,实现对机器设备的精密控制。

伺服电机一般由电机本体、编码器、控制器和驱动器组成,下面将详细介绍伺服电机的结构和工作原理。

一、伺服电机的结构伺服电机的结构一般包括电机本体、编码器、控制器和驱动器。

1.电机本体:伺服电机的核心部分是电机本体,它是将电能转换为机械能的关键组件。

根据不同的使用要求,伺服电机的电机本体可能是直流电机、交流电机或步进电机,其中最常用的是直流伺服电机和交流伺服电机。

2.编码器:编码器是伺服电机的反馈装置,用于实时感知电机转动的位置信息。

它可以将电机的转动角度或位置转换为电信号输出给控制器,以实时监测电机的运动状态。

3.控制器:控制器是伺服电机的核心控制部件,负责接收来自编码器的反馈信号,并根据设定的控制算法计算出电机的控制信号。

控制器通常由一个微处理器和相关的电路组成,可以实现复杂的控制算法,并且具备良好的实时性和稳定性。

4.驱动器:驱动器是控制器和电机之间的桥梁,将控制器输出的信号转换为适合电机驱动的电流或电压。

驱动器通常由功率放大电路和保护电路组成,能够根据控制信号的变化来控制电机的运转速度和力矩。

二、伺服电机的工作原理伺服电机的工作原理是通过控制器对电机的控制信号进行调整,实现电机的精确控制。

1.位置控制:伺服电机常用的控制方式之一是位置控制。

在位置控制中,控制器接收编码器的位置反馈信号,并根据设定的目标位置和控制算法计算出电机的控制信号。

驱动器将这个信号转换为适合电机驱动的电流或电压,使电机按设定的位置和速度进行运转。

2.速度控制:伺服电机的另一种常用控制方式是速度控制。

在速度控制中,控制器接收编码器的速度反馈信号,并根据设定的目标速度和控制算法计算出电机的控制信号。

驱动器根据这个信号调整电机的输入电压或电流,使电机保持稳定的运行速度。

3.力矩控制:伺服电机还可以通过力矩控制实现对机械设备的精密控制。

伺服电机结构及其工作原理

伺服电机结构及其工作原理

伺服电机结构及其工作原理1. 伺服电机的结构伺服电机是一种能够根据控制信号来精确控制转速和位置的电动机。

它由电机本体、编码器、控制器和电源组成。

1.1 电机本体伺服电机的电机本体通常由定子、转子和永磁体组成。

定子是固定在电机外壳上的部分,其中包含线圈,线圈通过电流产生磁场。

转子是安装在定子内部的部分,它会根据磁场的变化而转动。

永磁体则用于提供磁场,通常由永磁铁或永磁体组成。

1.2 编码器编码器是伺服电机的重要组成部分,用于测量电机的转动角度和速度。

它通常由光电传感器和编码盘组成。

光电传感器通过感应光电效应来测量编码盘上的光栅,从而确定电机的转动角度和速度。

1.3 控制器控制器是伺服电机的核心部分,负责接收来自外部的控制信号,并根据信号的要求来控制电机的转速和位置。

控制器通常由微处理器和驱动电路组成。

微处理器用于处理控制信号,并将处理后的信号发送给驱动电路。

驱动电路则负责向电机提供适当的电流和电压,以控制电机的转动。

1.4 电源电源为伺服电机提供所需的电流和电压。

电源通常由直流电源或交流电源组成,根据实际应用需求选择合适的电源类型。

2. 伺服电机的工作原理伺服电机的工作原理基于闭环控制系统。

当外部控制信号输入到伺服电机的控制器时,控制器会根据信号的要求来控制电机的转速和位置。

2.1 位置控制伺服电机可以根据控制信号精确地控制位置。

当控制信号指定要求电机转动到特定的位置时,控制器会根据编码器反馈的信息来调整电机的转动角度,直到达到指定的位置。

通过不断地测量和调整,伺服电机可以实现高精度的位置控制。

2.2 速度控制伺服电机可以根据控制信号精确地控制转速。

当控制信号指定要求电机以特定的速度运行时,控制器会根据编码器反馈的信息来调整电机的转动速度,直到达到指定的速度。

通过不断地测量和调整,伺服电机可以实现高精度的速度控制。

2.3 力矩控制伺服电机还可以根据控制信号精确地控制输出的力矩。

当控制信号指定要求电机输出特定的力矩时,控制器会根据编码器反馈的信息来调整电机的输出力矩,直到达到指定的力矩。

机电伺服机构模糊变结构控制技术研究

机电伺服机构模糊变结构控制技术研究
中图 分 类 号 :T P 2 7 3 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 1 — 6 8 4 8 ( 2 0 1 3 ) 0 4 — 0 0 4 0 — 0 5
Re s e a r c h o f Fu z z y Va r i a bl e S t r uc t ur e Co n t r o l l i ng Te c h ni q ue f o r El e c t r i c a l S e r v o Me c ha is n m

术 的发展 ,高性 能伺 服 电机 与 现代 控 制技 术 相 结合 ,
使机 电伺服技术迅速发展 ,在航 天伺 服控制领域得
到 了广 泛 应 用 。永 磁 同 步 电 动 机 ( P M S M) 因其 体 积
小 、结构 简 单 、输 出 转 矩 大 、效 率 高 等 优 点 ,在 当 前 的伺 服 控 制 中 起 着 越 来 越 重 要 的作 用 。 但 由 于 P MS M 是一 个 具 有 多 变 量 、强 耦 合 、非 线 性 、变 参
Ab s t r a c t :Th i s p a p e r di s c u s s e d a k i n d o f f uz z y v a ia r b l e s t r u c t u r e a l g o r i t hm wi t h o u t c h a t t e in r g c o mp a r e d wi t h c o nv e n t i o n a l S MVS c o n t r o l b a s e d o n t h e ma t he ma t i c a l mo d e l o f PMS M s e r v o s y s t e m. PI c o n t r o l wa s a pp l i e d i n c u r r e n t l o o p a n d f uz z y v a r i a b l e s t r uc t u r e c o n t r o l wa s a p p l i e d i n p o s i t i o n l o o p. S i mu l a t i o n a n d e x p e ime r n t t e s t e d t h e pe r f o r ma n c e o f f u z z y v a ia r b l e s t r u c t u r e c o n t r o l l e r ,t h e r e s u l t d e mo ns t r a t e d t h i s a l g o it r h m h a s g o o d s p e e d r e s po ns i b i l i t y a n d c a n t r a c e p o s i t i o n c o mma n d q ui c k l y a n d p r e c i s e l y . Ke y wor ds:e l e c t r i c a l s e r v o me c h a ni s m ;v a ia r b l e s t r uc t u r e c o n t r o l ;f u z z y c o n t r o l l

永磁同步电机 和伺服电机

永磁同步电机 和伺服电机

永磁同步电机和伺服电机永磁同步电机与伺服电机。

一、永磁同步电机。

(一)基本原理。

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)是一种同步电机,其转子采用永磁体励磁。

定子绕组通入三相交流电后,会在电机内部产生旋转磁场。

由于转子的永磁体与定子旋转磁场相互作用,使得转子跟随旋转磁场同步旋转。

永磁体的存在使得电机具有较高的效率,因为不需要额外的励磁电流来产生磁场。

根据永磁体在转子上的安装方式不同,可以分为表面式永磁同步电机和内置式永磁同步电机。

表面式永磁同步电机的永磁体安装在转子表面,结构简单,易于制造;内置式永磁同步电机的永磁体嵌在转子内部,具有更高的转矩密度和更好的弱磁性能。

(二)特点。

1. 高效率。

- 由于永磁体提供磁场,减少了励磁损耗,在额定工况下,永磁同步电机的效率通常比异步电机高5 - 10%。

例如,在一些工业应用中,对于长期运行的设备,高效率意味着更低的能耗成本。

2. 高功率因数。

- 永磁同步电机的功率因数接近1,这意味着在电网供电时,电机对电网的无功需求较小。

这样可以减少电网的无功补偿设备的容量需求,提高电网的供电质量。

3. 小体积、高转矩密度。

- 永磁体的高磁场强度使得电机在相同的功率和转速要求下,可以设计得更小更紧凑。

例如,在电动汽车的驱动电机应用中,小体积的永磁同步电机能够在有限的空间内提供足够的转矩。

(三)应用领域。

1. 电动汽车。

- 是电动汽车驱动电机的主流选择之一。

它能够满足电动汽车对高效率、高转矩密度和宽调速范围的要求。

例如,特斯拉的部分车型就采用了永磁同步电机,能够为车辆提供良好的加速性能和较长的续航里程。

2. 工业自动化设备。

- 在工业机器人、数控机床等设备中广泛应用。

在工业机器人关节驱动中,永磁同步电机的高精度和高响应速度能够满足机器人精确运动控制的需求。

3. 家用电器。

- 如空调、冰箱等。

在空调压缩机的驱动中,永磁同步电机的高效率有助于降低空调的能耗,符合节能的要求。

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第 22 卷第 7 期 2002 年 7 月 文章编号 0258-8013 2002 07-0013-05

国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE

Vol.22 No.7 Jul.2002 © 2002 Chin. Soc. for Elec.Eng.
永磁同步伺服电机的变结构智能控制
Yd +⊗ _ Y(k) VSC U(k) • B + +
in which is the diagonal matrix, and the diagonal matrix element i > 0. T is the sampling period. Implementing the above controlling strategy is based on the measurability of the state parameter X, whereas not all the state parameters in most real controlling systems can be directly measured. Thus, the state observer for system (1) is obtaariable structure control (VSC) falls into
two types: the continuous system and the discrete time system. Various control algorithms have been proposed in the study of VSC of a discrete time
ˆ(k + 1) = AX ˆ(k ) + BU ˆ(k ) + L[Y (k ) − Y ˆ(k )] X ˆ ˆ Y (k ) = CX (k ) S ˆ ˆ (k ) = KX (k )
(3)

X(k+1)
Z-1 A

C
• + Y(k)
Z
Y(k+1)
Its controlling strategy is
张昌凡 1 王耀南 2, 何 静 1
1.株洲工学院电气工程系 湖南 株洲 412008; 2. 湖南大学电气与信息工程学院 湖南 长沙 410082
VARIABLE STRUCTURE INTELLIGENT CONTROL FOR PM SYNCHRONOUS SERVO MOTOR DRIVE
the observation error e is comparatively high when the observer starts functioning. From the sliding mode condition, the system designed on the basis of equation (4) is movable only within the switch zone with a bandwidth of T, but can not converge to zero [6]. As a result, the increase of the value of may lead to stronger chattering and bigger static error. A neural network is, therefore, introduced to check the inaccuracy of measurement and to adjust on, so as to reduce the chattering of line the value of the system. The structure of the whole system is illustrated in Fig.1
where X(k) Rn U(k) Rm Y (k) Rl (C, A) is observable, Y(k) is the systemic output and observable. Apply the VSC strategy to it:
万方数据
14

国 电
机 工
程 学

第 22 卷
Define the switching function S=KX and assume that KB is non-singular, thus the VSC signal is obtained by using the discrete reaching law [4], which is described as follows U(k) (KB)-1[ K(I A)X(k) T sgnS(k)] (2)
ˆ (k) , X
~ X(k) NNM • • Z-1
∆X(k+1)
~ Y(k+ 1) ~ + X(k+1) • C +⊗
e(k+1) (A LC)e(k) (5) ˆ ˆ ˆ ˆ Where X , Y , S and U denote the observer’s states associated with the states X, Y , S and U. Since (A, C) is observable and measurable, there must exist a L matrix which restricts all the eigenvalues of (A LC) in a unit circle, and thus makes equation(5) converge to zero and be free of connection with the system, with the initial value of ˆ(k ) . the observer, as well as with U in equation (4) should satisfy the entry condition of a sliding mode. ˆ(k + 1) = KX ˆ(k + 1) S The choice of
2
DESCRIPTION OF THE SYSTEM
Consider the following discrete time system
X (k + 1) = AX (k ) + BU (k ) Y (k ) = CX (k )
(1)
基金项目 国家 863 高技术基金项目 863-511-9845-002 ; 湖南省自然科学基金项目 01JjY3029 Project Supported by National 863 Foundation of China 863-5119845-002 ; Hunan Natural Science Foundation of China(01Jjy3029).
system
[1~3]
. Researches show that, in a discrete
system,the fewer the switching times of VSC output, the less the chattering and the higher the degree of accuracy. However, the VSC of a discrete system so far proposed is based on the supposed knowledge of the systemic state, while the state of a system, in general, is only partially known. And the controllers are designed only on the basis of the output or the estimated state of the system. Therefore, it is undoubtedly significant to study how to realize the VSC of a discrete time system. This paper designs a linear observer for the system certainty, and supplements it with a dynamic neural network to compensate its uncertainty. An online neural network parameter regulator is also designed to guarantee a higher degree of observation comprehensiveness and a lower degree of chattering. The practical operating results in PMSM illustrate the effectiveness and practicability of the proposed approach.
ABSTRACT The variable structure control (VSC) of discrete time systems based on intelligent control is presented in this paper. A novel approach is proposed for the state estimation. A linear observer is firstly designed. Then a neural network is used for compensating uncertainty. The parameter of VSC is adjusted on line by a neural network. The practical operating results in permanent magnet synchronous motor (PMSM) illustrate the effectiveness and practicability of the proposed approach. KEY WORDS variable structure control observer networks 摘 要 intelligent control position control 提出了一种基于智能控制的离散变结构系统 该 neural
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