直流电机伺服驱动自适应控制系统的研究

０ 引言
随 着 加 工 技 术 的 不 断 发 展 以及 对 产 品工 艺 要 求 的提 高 ，人 们对 电机 的性 能 及 控 制精 度提 出 了 更 高 的 要 求 。 为 了 实 现 对 电机 的 精 准 控 制 ，上 世 纪 初 ， 在 传统 电机 控 制 方法 的基 础 上 ，提 出 了 伺 服 控 制 的 方 法 ，通 过 对 电机 的 电流 、速 度 和 位
置 信 号 进 行 反 馈 ， 实 现 了对 电机 的 精 准控 制 。但 是 ， 由于 电机 内部 的参数 具有 慢时 变性 的特 点…， 伺 服 驱 动 系统 收 外 界 的 干 扰 较 大 ，在 直 线 电机 驱
关 键技 术 ， 伺 服 驱动 系统 的性 能 直 接 关 系到 执 行
号 、速 度 信号 和位 置信号 ，实现 闭环控 制 。
制 系 统 的 参 数 进 行 实 时 调 整 ，提 高 驱 动 系 统 的鲁
棒性 。
１ 伺服驱 动系统
１ ． １伺服驱动系统简介 所 谓 伺 服 驱动 系 统 就 是 用 来 控 制 被 控 对 象 的 某 种 状 态 ，使 其 能 自动 的 、连 续 的 、精 确 的复 现 输 入 信 号 的变 化 规 律 的 系统 ，它 通 常 是 一 个 闭环
ＤＵＡＮ Ｚｈ ｅ ｎ ｇ — ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ
（ 重庆水利 电力职业技术 学院 ，重 庆 ４ ０ ２ １ ６ ０ ）
ห้องสมุดไป่ตู้
摘 要 ：由于伺服驱动技术能极大地提高 电机静 、动态特性 ，稳定性能及控制精度 ，使得伺服驱动技术 成为今 年电机控 制技术 的热点。但传 统伺服 驱动技术参 数整定 困难 、系统 数学建模复 杂、适 应性弱 等问题一 直难以解决 ，本文提 出基于模 糊控制技 术的自适应 直流 电机 伺服驱动 系统 ， 并通过Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ 建立于模糊 自适应ＰＩ （ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ １ ）控制器的仿真模型 ，对 比传统Ｐ Ｉ 控制器与模糊自适应Ｐ崆 制器的仿真结果 ，表明模糊 自适 应Ｐ崆 制器对输入信号具有更快的响
、 ｌ
訇 似
直流 电机伺 服驱 动 自适应控制 系统的研 究
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｎ ｔ ｈｅ ａｄａｐｔ ｉ ｖ ｅｌ ｙ ｃｏｎｔ ｒ ｏｌ ｌ ｉ ｎｇ ｓ ｙｓ ｔ ｅｍ ｏ ｆ ＤＣ ｍ ｏｔ ｏｒ ｓ ｅｒ ｖｏ ｄｒ ｉ ｖｅ
段 正 忠
控 制 系统 。伺 服 驱 动 系统 的控 制 对 象 是 电机 ，
１ ． ２ 伺 服驱 动 系统 的分 类
伺 服 驱 动 系 统 的 种 类 很 多 ， 根 据 不 同 的分 类 方 法 ，伺 服 驱动 系统 可 分 为 不 同的 种 类 。按 照驱
动 电 机 的 不 同 可 分 为 直 流 伺 服 驱 动 系 统 、 交 流
伺 服 驱动 系统 和 步 进 电机 伺 服 系统 ； 根 据控 制 器 实现 方法 的不 同 ，可 将 其 分 为 模 拟 伺 服 系统 和 数
核 心 是 控 制 器 ，它 接 受 来 自上 位 机 或数 控 装置 发 送 的脉 冲 指
令 ，并 通 过 控 制 器 经 信 号 变 换 和 电 压 、 功 率 放 大 驱动 电机 实
作者简介：段正忠 （ １ ９ ７ １ 一），男，重庆永 川人 ，副教授 ，硕 士，研 究方向为发 电机和 电动机控 制。 第３ ５ 卷 第１ １ 期 ２ ｏ １ ３ —１ １ （ 上） ［ １ ０ １ ］
ｌ
匐 地
图２ 模糊 自适 应 控 制 系统 组 成
字 伺 服 系统 ；根 据 有 无 检 测 装 置及 反 馈 环 节 的 不
应速度更强鲁棒性。 关键 词 ；伺服驱动 ；Ｐ Ｉ 控制器 ；模糊自适应控制 ；鲁棒性
中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ —０ １ ８ ４ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ （ｉ － ） 一０ １ ０ １ — ０ ３
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ｃ ｌ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． １ １ （ 上） ． ２ ８
元件静 态和动 态特 性 、稳定 性能及 加 工精 度 。 伺 服 驱 动 系 统 由控 制 器 、 功 率 驱 动 装 置 、反
馈 装 置 和 电 机 组 成 ， 控 制 器 部 分 用 于 实 现 伺 服
控 制 算 法 ，并 实 现 对 反 馈 装 置 的 信 号 采 集 和 处
理 ，功 率 驱 动 装置 用 于 将 控 制 器 输 出的 控 制 信 号
Ｉ 兰竺 １ ． ｊ ‘ 。
速 度 反 馈 位置反馈
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现 角 位 移 或 直 线位 移 。伺 服 驱
动 系统 是 精 密 加 工制 造 、数 控
加 工 中心 以 及航 天 宇航 制造 的
收 稿 日 期 ：２ ０ １ ３ － ０ ９ －１ ２ 图 １ 伺 服控 制 系统 框 图
转 换 为 大 功 率 ，高 电平 信 号 ，驱 动 电机 实现 指 定
动 作 ，反 馈 装置 用 于 检 测 电机 的 实 时 信 号 ， 如 电 流 、速 度 、 位 置 等 。 图 １ 显 示 了伺 服 驱 动 系统 的
动 系统 中尤 为 明显 ，为 了使 伺 服 驱 动 系 统 获 得 强 鲁 棒 性 ，提 出 自适 应 控 制 的 方 法 ，通 过 对 伺 服控
控 制 框 图 ， 伺服 控 制 系统 通 常 是 一 个 闭环 控 制 系 统 ，其 接 收 系统 的驱 动 指 令 ，并 通 过 位 置控 制 、 速 度控 制 、 电流 控 制 等 算 法 ，并 通 过 硬 件 电路 驱 动 电机 工 作 ， 同时 ，控 制 系统 接 收 反 馈 的 电流 信