改善交流伺服系统脉冲接口抗干扰能力(精)
伺服系统中如何避免振动干扰
伺服系统中如何避免振动干扰伺服控制系统被广泛应用于许多工业领域，例如自动化生产线、机器人、飞行器等。
然而，在其应用过程中，如何避免振动干扰是一个长期以来需要研究的难题，因为振动干扰会对系统的精度、稳定性和寿命产生不利影响。
在本文中，我们将探讨如何在伺服系统中避免振动干扰。
一、振动干扰的原因分析伺服控制系统工作时产生的振动主要来自于以下三个方面：1. 驱动系统本身结构造成的不平衡；2. 机械负载的不平衡；3. 机械系统本身的固有振动。
在伺服系统运行过程中，机械系统会受到各种外力作用，例如机械负载变化、环境因素等，这些外力将会导致机械系统产生振动。
二、解决方案为了避免伺服系统产生振动干扰，可以采用以下几种方法：1. 机械结构设计的改进。
通过改进机械结构设计，降低机械系统的固有振动，增加结构的稳定性和精度，减少不良的振动干扰。
2. 采用机械隔振器。
在伺服系统中使用机械隔振器可以有效地减少机械系统的振动，避免振动传递，降低振动干扰对系统的影响。
3. 控制系统的参数调整。
通过对控制系统的参数调整，优化控制算法和参数设置，增加控制系统的稳定性和精度，减少振动干扰。
4. 使用数字信号处理(DSP)技术。
利用数字信号处理技术可以对信号进行滤波和抑制干扰，减少外部干扰和系统本身的振动干扰。
5. 优化机械负载设计。
采用优化的机械负载设计可以减少机械负载本身的不平衡和振动，从而避免机械振动干扰。
三、总结在伺服系统的应用中，避免振动干扰是至关重要的。
本文介绍了机械结构设计的改进、采用机械隔振器、控制系统的参数调整、使用数字信号处理技术、优化机械负载设计等多种解决方案，这些方法可以有效地减少机械系统的振动和振动干扰，提高伺服系统的稳定性和精度，延长系统的寿命，具有广阔的应用前景。
伺服电机抗干扰问题怎么解决
之杨若古兰创作伺服电机抗干扰成绩怎样解决专家告诉你将如何处理！可以把伺服驱动器单独放在一个柜子里，把与伺服驱动器有关的地线都悬浮，包含不要把伺服驱动器直接安装在铁板上.其他的测量零碎可靠接地，如许可能要好一点.干扰应当分类为传导干扰和辐射干扰等几种（从干扰介质上分）.解决法子也应当从干扰源分析，来着手解决. 应当为辐射干扰情况多些；上面加超导磁环在驱动输出端就是个好的法子，另外可以更换驱动器到电机为屏蔽线，一端三类接地；加电抗器、滤波器等这是电磁兼容性成绩,单独打了个深的接地桩,用16平方的铜芯线接到柜内,但只需一激活驱动器,就会在柜内接地铜排上发生6V摆布的感应电压,驱动器有两个编码器旌旗灯号接收端,伺服电机编码器旌旗灯号没有被干扰给伺服电机加隔离变压器或稳压电源, 给扭转编码器的供电模块和活动控制器加滤波器,驱动器改接DC 电抗器, 驱动器地位低通滤波时间和载波率参数更改,电机动力线单独走线槽,缩短驱动器与电机的动力线距离,或者把驱动器放在电机旁边,然后脉冲旌旗灯号线和编码器反馈通过长线驱动转换回到控制器.做好的接地线（用专业接地电阻测量摇表测量的接地电阻值小于设备规定值，数控设备普通请求不超出1欧姆），还要留意所有接地线应当都接在同一个接地汇流排上，再经过零碎接地线进入接地网；留意环境电磁兼容，对高频电磁波、射频安装等加以屏蔽；电源噪声干扰源要加以按捺、剔除，比方同一个电源变压器上或者配电母线上不要有诸如高频、大功率的整流和逆变用电安装等.1、以上该做的都要做，无效接地，屏蔽，隔离，加磁环，控制线和动力线不要平行，如果平行要有距离.地最好是挖很深一米以下用铜板和盐来混合做成.2、如果有模拟弱电路，则直流电源要滤波，一个简单的方法，就是加两个0.01uF(630V)电容，一端接在电源正负极上，另一端接到机壳上再和大地相连.很有后果.输出高频谐波干扰，伺服使能会不会听到吱吱的声音呢？如果是如许，不妨在伺服驱动母线电源的P、N端分别接个0.1u/630v的CBB电容到机壳上试下，后果很不错的，乐音清除，谐波干扰基本上滤掉.。
交流伺服系统应用中的干扰及其抑制
可靠运行 ，还会影响其它电子 电气设备的正常工作 。
１ 主要 电磁 干 扰 源及 干扰 途 径
１１ 主 要 电 磁 干 扰 源 ．
压 调整 设备 、非 线 性 负载及 照 明设 备 等 。这些 负 荷 都使 电 网 中的 电压 、 电流产 生波 形 畸变 ，从 而
对 电 网中其 它设 备 产生 危 害性 的干 扰 。交 流伺 服 正装 置 ，对 于可 控硅 调 速系 统来 说部噪 声和无 用 信号 在 Ｅ ）是
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接收 中所 造成 的 电磁 干扰 ，通 常 是通 过 电路 传导 和 以电磁场 的形 式 传播 的。交 流伺 服 系统 的整 流
桥对 电网来 说是 非 线性 负 载 。它所 产生 的谐 波会
各业 中获 得 了广 泛应 用 。在 我们 为 中国实验 快 堆 项 目设计 的旋 塞 控制 系 统 中 ，采 用 了三 菱公 司的
而 限幅 电路仅 用 于输 出幅值 的 限幅 。因此在 分 析
５ 结 语
以上 就 是 ０ 电渣炉 电极升 降 自动控 制 系 统 。 它运 行 精度 高 ，控 制可 靠 ，节 约能 源 ，且实 用 有
利 于 电渣钢 生产 。 ．
电路 动静 态特 性 时 ，将 比较放 大 调节 器 简化 为 近 似 Ｐ 调节 器 形 式 。近 似 Ｐ 调 节 器 的传 递 函数 表 Ｉ Ｉ 明 ，它实 际上 是一 个 值 比较 大 的滞 后 型 串联校
素 。采取 的抗 干扰措 施 ，总原 则 是抑 制 和消 除 干
扰 源 、切 断 干扰 对 系统 的耦 合 通 道 、降低 系统对
伺服运动控制系统中如何解决编码器干扰问题！
伺服运动控制系统中如何解决编码器干扰问题！
编码器是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。
运动控制系统中编码器怎样抗干扰?
一、信号传输通道的抗干扰设计：
1、光电耦合隔离措施，在长距离传输过程中，采用光电耦合器，可以将控制系统与输入通道、输出通道以及伺服驱动器的输入、输出通道切断电路之间的联系。
光电耦合的主要优点是能有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰，从而使信号传输过程中的信噪比大大提高。
干扰噪声虽然有较大的电压幅度，但能量小，只能形成微弱电流，而光电耦合器输入部分的发光二极管是在电流状态下工作，一般导通电流为10-15mA，所以即使有很高的大幅度的干扰，由于不能提供足够的电流而被抑制掉。
2、双绞屏蔽线长线传输，信号在传输过程中会受到电场、磁场和地阻抗等干扰因素的影响，采用接地屏蔽线可以减小电场的干扰。
双绞线与同轴电缆相比，虽然频带较差，但波阻抗高，抗共模噪声能力强，能使各个小环节的电磁感应干扰相互抵消。
二、供电系统的抗干扰设计：
1、实行电源分组供电，例如，将执行电机的驱动电源与控制电源分开，以防止设备间的干扰。
2、采用隔离变压器，考虑到高频噪声通过变压器主要不是靠初次级线圈的互感耦合，而是靠初次级寄生电容耦合的，因此隔离变压器的初次级之间均用屏蔽层隔离，减少其分布电容，以提高抗共模干扰能力。
3、采用噪声滤波器也可以有效地抑制交流伺服驱动器对其他设备的干扰。
伺服的转速控制与抗干扰措施
伺服的转速控制与抗干扰措施伺服系统是一种精密的运动控制系统，广泛应用于机器人、自动化设备、数控机床等领域。
伺服的转速控制和抗干扰措施是保证伺服系统运行稳定的重要技术手段。
本文将从转速控制的基本原理和方法、抗干扰措施的设计与实施等方面进行论述，以期为读者提供参考和借鉴。
一、转速控制的基本原理和方法（一）PID控制PID控制是一种常用的转速控制方法，其基本原理是根据伺服系统的误差进行比例、积分和微分运算，并将控制量传递给执行机构，从而实现控制目标。
在实际控制过程中，需要根据系统的动态特性和控制要求来调节PID参数，以达到较好的控制效果。
（二）速度模型预测控制速度模型预测控制是一种基于系统模型的优化控制方法，其基本思想是通过建立系统的数学模型，预测系统在未来一段时间内的转速，并根据控制目标和约束条件进行优化求解，从而得到最优的控制方案。
速度模型预测控制通常需要较强的计算能力和较高的模型准确性，适用于对系统动态性能要求较高的场合。
二、抗干扰措施的设计与实施（一）滤波器设计在伺服系统中，由于环境干扰、信号噪声等原因，传感器测量数据往往存在不确定性，因此需要设计滤波器对传感器信号进行滤波处理，以提高信号的可靠性和准确性。
常用的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器等，可以根据具体需求选择合适的滤波器类型和参数。
（二）自适应控制自适应控制是一种根据系统状态和外界干扰变化自动调节控制策略的方法，其基本思想是通过实时调整控制参数、模型参数等来适应系统的动态特性和外界干扰变化，从而提高系统的稳定性和鲁棒性。
常见的自适应控制算法包括模型参考自适应控制、自适应滑模控制等。
（三）鲁棒控制鲁棒控制是一种对系统参数变化和外界干扰具有较强适应能力的控制方法，其基本思想是通过设计具有鲁棒性的控制器，在系统参数变化和外界干扰的作用下仍能保持良好的控制性能。
常见的鲁棒控制方法包括鲁棒PID控制、H∞控制等。
（四）故障诊断与容错控制伺服系统在运行过程中可能会发生传感器故障、执行器故障等问题，为了提高系统的可靠性和容错能力，需要设计故障诊断与容错控制策略。
伺服系统感应电及EMI干扰问题的解决方法
伺服系统感应电及EMI干扰问题的解决方法1.感应电及EMI干扰问题现象伺服系统（伺服驱动器、伺服电机）上电待机时，所有设备工作正常；伺服系统在使能或者伺服电机启动时设备带电，触摸时有麻手感；伺服系统在使能或者伺服电机启动时，控制、测量设备（如PLC、计算机、触摸屏等）有采集数据有偏差、控制精度降低、丢失数据或指令脉冲等现象；干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。
其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、偶发噪声等：按声音干扰模式不同，分为差模干扰（注①）和共模干扰（注②）。
共模干扰是信号对地面的电位差，主要是由电网串入，地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态电压所加形成。
共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。
共模电压通过不对称电路可转换成共模电压，直接影响测控信号，造成元器件坏，这种共模干扰可为直流、亦可谓交流。
共模干扰是指用于信号两级间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
常见的干扰现象有以下几点：1) 系统发指令时，电机无规则地转动;2) 信号等于零时，数字显示表数值乱跳;3) 传感器工作时，PLC采集过来的信号与实际参数所对应得信号值不吻合，且误差值是随机的，无规律的;4) 与交流伺服系统共用同一电源工作不正常。
2.感应电及EMI干扰产生概述1)伺服系统感应电及EMI干扰问题不属于漏电问题。
漏电本质是设备在一定的环境或外力条件下，电气绝缘性能下降或绝缘遭到破坏而出现设备外壳带电的现象。
现市场上主流驱动器（包括国产和进口）都采用PWM调制方式产生电机旋转电压，PWM调制方式都会采用电力电子开关器件（如IGBT、IPM模块等）。
而这些电力电子开关器件动作时在设备外壳感应出的电压和电流且能量较小（一般感应电流不超过50mA），不会对人体和设备造成破坏性损害；2)EMI问题分为传导干扰和辐射干扰，传导干扰主要是由于干扰源产生干扰（共模、差模电流和电压），经过传播途径（设备外壳、多点接地、传输线路回路），在敏感器件引起现场设备通信中断、采集数据偏差、控制精度降低、数据或指令脉冲传输丢失等现象，从而影响设备的正常工作。
PLC与伺服系统组成的抗干扰
PLC与伺服系统组成的抗干扰1概述在应用过程中，干扰是比较常见的一种问题，如何有效的处理好这个问题，随着工业控制技术的发展，PLC和伺服技术得到了很大的空间发展，交流伺服电机控制采用的磁场定向同步控制，具有动态响应快，稳态运行精度高，转矩脉动小，低速平滑性，做为进给传动得到广泛应用，PLC一般具备脉冲输出接口，所以以PLC和脉冲式伺服组成的简易数控系统是经济型机器的首选。
PLC和伺服都是专门为工业控制环境而设计的，因此本身可靠性强，所以在一般的控制系统中不用抗干扰设备或进行简单抗干扰设计就可以安全应用了，但在特别恶劣的应用环境中，如强电场、强磁场、冲击和振动环境，控制系统和执行机构并不一定能可靠地工作，另外，在对可靠性要求特别高的场合，就要对控制系统和伺服进行特别的抗干扰设计，为提高系统的可靠性，首先要认真分析相应的应用环境中各种可能产生干扰来源。
2 系统中主要的干扰来源和措施2.1、PLCPLC控制系统的干扰分为两类：内部干扰、外部干扰。
内部干扰，是PLC 本身的问题，外部干扰，包括线的传入（电源、信号、）空间感应和辐射干扰、地线传入的干扰。
在现实实际情况中，内部干扰的情况比较少见，首先分析来自外部的干扰。
（1）电网干扰在PLC控制系统中，电源占有极其重要的地位，也是干扰进入PLC的之一，如大功率电动机、交直流传动装置，变频器、家用电器等等，这些设备的启、停和高次谐波，如果使用PLC系统的交流供电电源，在干扰较强或可靠性要求高的，可以在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器，屏蔽层应可靠接地，（2）空间感应和辐射的干扰大多PLC控制系统所处的空间中有各种各样的电场和磁场，如电力网络、雷电、无线电广播、电话、雷达、高频感应加热设备，这些电磁场统称为辐射干扰，控制系统受到干扰素的程度和辐射的强弱和频率有关，主要通过两种辐射途径：直接对PLC内部辐射，由电路感应产生干扰。
对PLC通信网络的辐射，针对此种干扰，屏蔽、滤波和接地是三种主要的方法。
如何提高伺服电机的抗噪声干扰能力
如何提高伺服电机的抗噪声干扰能力在现代工业自动化领域中，伺服电机扮演着至关重要的角色。
然而，噪声干扰问题常常困扰着其稳定运行，影响控制精度和系统性能。
那么，如何有效地提高伺服电机的抗噪声干扰能力呢？这是一个值得深入探讨的课题。
首先，我们要了解噪声干扰的来源。
噪声干扰大致可以分为电磁干扰、电源干扰和信号传输干扰等。
电磁干扰通常来自周边的电气设备，如变频器、变压器等，它们产生的电磁场可能会影响伺服电机的正常工作。
电源干扰则可能源于电网的波动、谐波等，导致电机供电不稳定。
而信号传输干扰往往是由于线路过长、屏蔽不良或者附近存在强电磁辐射源，使得控制信号在传输过程中发生失真或丢失。
针对电磁干扰，合理的布线和屏蔽措施是关键。
在安装伺服电机及其控制系统时，应尽量缩短电机与控制器之间的连线，并且采用屏蔽性能良好的电缆。
同时，要将电机的动力线和信号线分开布线，避免相互干扰。
对于容易产生强电磁干扰的设备，应保持一定的距离，或者采用金属隔板进行隔离。
电源方面，为了减少电源干扰的影响，我们可以采用稳压器、滤波器等设备来净化电源。
稳压器能够提供稳定的电压输出，降低电网波动的影响；滤波器则可以滤除电源中的谐波和杂波，提高电源质量。
此外，还可以为伺服电机配备专用的电源模块，以保证其供电的稳定性和可靠性。
在信号传输环节，选择合适的传输介质和增强信号的抗干扰能力至关重要。
例如，采用光纤传输可以有效地避免电磁干扰对信号的影响。
对于普通的电缆传输，要确保线路的屏蔽层接地良好，并且要合理控制线路的长度。
另外，通过增加信号的强度和采用差分信号传输方式，也能够提高信号的抗干扰性能。
除了硬件方面的措施，软件算法的优化也能提升伺服电机的抗噪声干扰能力。
常见的方法包括数字滤波、误差补偿和自适应控制等。
数字滤波可以对输入的信号进行滤波处理，去除噪声成分。
误差补偿则是通过对系统的误差进行分析和预测，然后进行相应的补偿，从而减小噪声对控制精度的影响。
伺服电机抗干扰方法
伺服电机抗干扰方法
伺服电机是一种高精度、高性能的电机，广泛应用于机械自动化、机器人、航空航天、医疗等领域。
但是，随着工业环境的不断变化和电磁干扰的增加，伺服电机的抗干扰能力成为了制约其应用的关键因素之一。
为了提高伺服电机的抗干扰能力，下面介绍几种常用的方法。
一、电磁兼容设计
电磁兼容设计是提高伺服电机抗干扰能力的重要手段之一。
通过合理的线路布局、屏蔽和接地措施，可以有效地减少电磁干扰对伺服电机的影响。
例如，在设计伺服电机时，可采用双屏蔽结构，即在电机内部和外部分别设置屏蔽层，从而防止电磁波的干扰。
同时，在伺服电机的输入端和输出端加装滤波器，也能有效地抑制高频噪声干扰。
二、信号处理技术
信号处理技术是提高伺服电机抗干扰能力的另一种重要手段。
在伺服电机的设计中，可采用数字信号处理技术和滤波算法，对输入和输出信号进行滤波、去噪和调制等处理，从而提高信号的抗干扰能力。
例如，采用自适应滤波算法可以在保证伺服电机精度的同时，有效地抑制高频噪声的干扰。
三、接地技术
接地技术是提高伺服电机抗干扰能力的另一种重要手段。
通过合理地设计电源和地线的接线方式，可以减少干扰信号的传导和反
射。
例如，在设计伺服电机控制系统时，可采用单点接地和分布式接地相结合的方式，从而有效地减少干扰信号的传播和反射。
总之，提高伺服电机的抗干扰能力是保证其性能和可靠性的关键之一。
通过电磁兼容设计、信号处理技术和接地技术的综合应用，可以有效地提高伺服电机的抗干扰能力，使其更加适用于不同的工业环境。
有关伺服驱动器的抗干扰对策
有关伺服驱动器的抗干扰对策山洋電気精密机器维维修 ２００５年８月１日制作最近的伺服驱动器, 由于电路板设计技术的提高等, 驱动器自己所做成的干扰误动已经变得非常少。
相反地, 为求达到高响应特性, 脉冲输入等, 至今不成为问题的微小干扰信号也被当作指令信号接收。
所以在安装与及設定伺服系统时, 必须实施对策抑压干扰带来的影响。
这资料会说明有关对策。
１．电线/CABLE 的种类编码器与指令脉冲用的电线/CABLE, 必须选择使用双絞线的屏蔽线。
絶縁材料请使用POLYESTER 的系列产品。
図１．双絞线的例子 各2条成为一双如下 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10２．接線编码器的接線以Ａ－Ａ(bar)为一对。
Ｂ－Ｂ(bar)、Ｃ－Ｃ(bar)也同样地配为一对一对。
不正确的配对, 会失去抗干扰的功用, 请注意。
指令脉冲也同样需要以ＣＷ－ＣＷ(bar)的配对。
假如指令脉冲是以OPEN CONNECTOR 连接的话, 请把CW －GND 配为一对。
３．请不要忘记接上屏蔽。
编码器的接線等, 如在中途使用延长用连接器, 请把那信号线的露出部分保持在最小的程度上。
利用屏蔽TUBE 包盖這部分是非常有効的手法。
参考：日本ジッパーチュービング（http://www.ztj.co.jp/go.htm ）当利用延长用连接器时, 请尽量采用镀金的连接器端子, 由于镀金端子在长时间能保持接触的稳定性。
(与抗干扰无关)假如利用镀锡端子的话, 雌雄的端子都请利用镀锡端子。
絶对不要把镀金端子与镀锡端子混在一起用。
不同的金属会带来起電力効果, 振動会做成酸化膜在表面形成, 引致短期間内发生接触不良。
双絞线的接线例子【编码器接线的例子】良好例子○不良例子×【脉冲指令的接线例子】良好例子○不良例子×【指令脉冲OPEN CONNECTOR连接的接线例子】良好例子○不良例子×4.驱动器的设置环境因伺服驱动器是马达驱动能力素子在高速互换，也就是说，驱动器本身是干扰发生源。
伺服干扰怎么处理
伺服干扰怎么处理伺服干扰，是个常见的问题，为什么呢？可以说是因为伺服是个自动化的、高智能的产品，具有自己的大脑，设有较为全面的故障代码，和自我监控机制，是个完备的系统；是因为伺服是个应用广泛的产品，设有百数以上的设置参数，供用户调试设定到具体的环境下稳定工作；是因为伺服是个精细自动化的系统，配合里面的参数，可以把伺服调节到‘毫厘不差’的准确；是因为伺服是个数字化控制的系统，控制规范抗干扰强也易受干扰。
由于智能、自动，由于应用广泛、适用性强，由于精细准确，由于敏感而易受干扰。
伺服定位不准，回不到原点，伺服间隔出现走位偏差，等等，往往与干扰有莫大关系。
我们可以通过认识和理解伺服，来加深对干扰，和帮助排查。
其实，有心学习伺服的人都知道，“伺服”一词，源于希腊语“奴隶”的意思（**都轻易找到）。
然而这不是人们可以给他冠予这个称号，而是人类需要必须依赖电机传动的控制理想化，而专门努力研究技术突破，而产生了这么一个产品；电机运动传动控制的理想化，就是要它转动它马上转动，要它结束就迅速结束，要它转速多少它转速就多少，要它什么力度就什么力度……；到达这样效果结果的电机控制，不就像奴隶一般听话吗？！因而，欧洲科学率先技术突破，研制出这样的电机控制系统之后，就称之为伺服系统，简称为伺服，也叫伺服控制器，伺服放大器，等等。
我们接触伺服和了解过传统电机的都知道，要准确控制电机不容易，所以，伺服就发展至目前而言，还基本都是伺服驱动器和伺服电机配套出现的，统一品牌、一样系列、匹配功率，就为了准确控制。
像我们中华文化思维不难理解：准确就敏感，敏感就易受干扰，易受干扰就需要设规范和标准来降低干扰保稳定。
但是，国人往往对伺服技术和伺服系统认识不够深刻，对伺服书里面的那些规范、标准和要求，解读得不够到位，而最重要的是，我们缺乏系统开发研发这些复杂系统的经验，和系统培训……，绝大部分工程师，多是从一线进口机械机器长期维护维修工作走过来的，当然，他们对一套成熟的自动化系统的工作原理理解，是到位的，是熟悉的，是有经验的。
交流伺服系统分数阶PID改进型自抗扰控制
第３０卷第１６期中国机械工程V o l ．３０㊀N o ．１６２０１９年８月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．１９８９Ｇ１９９５交流伺服系统分数阶P I D 改进型自抗扰控制王荣林１㊀陆宝春１㊀侯润民１㊀高㊀强１㊀张㊀唯２㊀朱㊀云３㊀戴㊀炼３１．南京理工大学机械工程学院,南京,２１００９４２．南京理工大学泰州科技学院,泰州,２２５３００３．润邦卡哥特科工业有限公司,苏州,２１５０００摘要:针对采用永磁同步电机驱动的火箭炮交流伺服系统存在摩擦㊁惯性力矩㊁变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制(A D R C )抗内外干扰能力强和分数阶P I D 控制动态性能好,设计了一种分数阶P I D 改进型自抗扰控制器(F O P I D ＧI A D R C ).为了取得良好的动态性能和减少参数计算量,采用分数阶P I D 控制器取代非线性状态误差反馈器;引入粒子群优化算法,对F O P I D控制器的５个控制参数进行实时在线自整定.仿真和半实物台架实验结果表明:该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力.关键词:交流伺服系统;永磁同步电机;自抗扰控制;分数阶P I D 控制;粒子群优化中图分类号:T P ２４９D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００４ １３２X．２０１９．０１６．０１４开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):F O P I DI m p r o v e dA D R C i nA CS e r v o S ys t e m s W A N G R o n g l i n １㊀L UB a o c h u n １㊀H O U R u n m i n １㊀G A O Q i a n g １㊀ZH A N G W e i ２㊀Z H U Y u n ３㊀D A I L i a n ３１．S c h o o l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,N a n j i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,N a n j i n g,２１００９４２．T a i z h o u I n s t i t u t e o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y ,N a n j i n g U n i v e r s i t y of S c i e n c e a n d T e c h n o l og y ,T a i zh o u ,Ji a n gs u ,２２５３００３．R a i n b o w ＧC a r g o t e c I n d u s t r i e sL i m i t e dL i a b i l i t y C o m p a n y ,S u z h o u ,J i a n gs u ,２１５０００A b s t r a c t :A i m i n g a t t h e c o m p l i c a t e d n o n l i n e a r pr o b l e m s s u c h a s f r i c t i o n s ,m o m e n t s o f i n e r t i a ,v a r i Ｇa b l e l o a d s a n d i n t e r n a l a n de x t e r n a l d i s t u r b a n c e su n d e r d i f f e r e n tw o r k i n g c o n d i t i o n s i nA Cs e r v o s ys Ｇt e m s o f r o c k e t l a u n c h e r sd r i v e nb y P M S M ,c o n s i d e r i n g t h es t r o n g in t e r n a l a n de x t e r n a l i n t e r f e r e n c e r e s i s t a n c e s o fA D R Ca n d t h e e x c e l l e n t d yn a m i c p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c so fF O P I Dc o n t r o l ,a n i m Ｇp r o v e d a u t od i s t u r b a n c e r e j e c t i o nc o n t r o l l e r o p t i m i z e db y FO P I Dc o n t r o l l e r (F O P I D ＧI A D R C )w a sd e Ｇs i g n e dh e r e i n ．I no r d e r t o a c h i e v e g o o dd yn a m i c p e r f o r m a n c e s a n d r e d u c e t h e p a r a m e t e r s c a l c u l a t i o n s ,t h en o n Ｇl i n e a r s t a t e e r r o r f e e d b a c kw a s s u b s t i t u t e db y F O P I Dc o n t r o l l e r ．P S Oa l g o r i t h m w a s a d o pt e d t o r e a l i z e r e a l Ｇt i m es e l f Ｇt u n eo f５p a r a m e t e r so fF O P I Dc o n t r o l l e r ．T h es i m u l a t i o na n ds e m i Ｇp h ys i c a l b e n c h t e s t r e s u l t s s h o wt h a t t h e c o n t r o l s t r a t e g y m a y e f f e c t i v e l y re s i s t p o s i t i o nd i s t u r b a n c e s ,a n dh a s g o o dd y n a m i c p e rf o r m a n c e s a n d s t r o ng a n t i Ｇi n t e r f e r e n c e a b i l i t y ．K e y wo r d s :A Cs e r v o s y s t e m ;p e r m a n e n tm a g n e t s y n c h r o n o u sm o t o r (P M S M );a c t i v e d i s t u r b a n c e r e j e c t i o n c o n t r o l (A D R C );f r a c t i o n a l o r d e rP I D (F O P I D )c o n t r o l ;p a r t i c l e s w a r mo pt i m i z a t i o n (P S O )收稿日期:２０１８０６０４基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１８０５２６４);江苏省产学研前瞻性联合研究项目(B Y ２０１６００４Ｇ０６);江苏省科技成果转化资金资助项目(B A ２０１６１１３);江苏省研究生科研与实践创新计划资助项目(K Y C X １９_０２６９)０㊀引言永磁同步电机(p e r m a n e n tm a g n e t s yn c h r o Ｇn o u sm o t o r ,P M S M )具有能量密度髙㊁转动惯量小㊁过载能力强㊁功率因素高㊁结构简单㊁运行可靠㊁易于控制等优点,广泛应用于高性能㊁高精度伺服驱动领域,如炮控系统㊁雷达控制㊁数控机床㊁工业机器人等[１Ｇ３].某火箭炮位置伺服系统采用P M S M 作为驱动电机.P M S M 是一个非线性㊁强耦合㊁多变量的复杂对象,同时,火箭炮位置伺服系统存在诸如齿轮间隙㊁摩擦力矩㊁惯性力矩㊁变负载以及在不同工况和外部环境变化下引起的系统参数时变等非线性因素,这些不可避免的非线性因素对提高火箭炮快速跟９８９１ 中国机械工程h tt p://ww w.cme mo .o rg .c n公众号：t ra ns -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.踪㊁射击精度等性能产生了严重影响,仅仅采用传统P I D 控制器对该火箭炮位置伺服系统进行控制,已很难满足系统的跟踪精度高㊁鲁棒性强等性能要求[４Ｇ６].近年来,随着控制理论的不断发展,国内外学者对P M S M 交流伺服系统的控制方法进行了大量研究,提出了许多先进的控制策略,如滑模控制㊁鲁棒控制㊁自适应控制㊁模糊控制㊁自抗扰控制㊁分数阶控制等[７Ｇ１０].这些控制策略均有效地提升了P M S M 交流伺服系统的控制性能.为克服内外负载扰动对系统控制的性能影响,中国科学院韩京清研究员科研团队于１９９９年系统地提出了自抗扰控制理论(a c t i v e d i s t u r b a n c e r e je c Ｇt i o n c o n t r o l ,A D R C);该理论的核心思想是将被控系统未建模动态部分和内外扰动视为总扰动,以扩张状态观测器(e x t e n d e ds t a t eo b s e r v e r ,E S O )为技术手段,对该总扰动进行实时在线估计,并加以有效补偿[１１].文献[５,１２Ｇ１３]将A D R C 应用于炮控系统,有效提高了火炮的抗干扰能力和射击精度;赵林峰等[１４]将A D R C 应用于自动泊车系统,提高了泊车精度并降低了泊车时间.分数阶微积分[１５](f r a c t i o n a l o r d e rc a l c u l u s,F O C )将传统的微积分阶次拓宽到任意实数,具有无限维度㊁遗忘性记忆等优良特性;现有研究成果表明,分数阶控制对外部扰动不敏感,能有效地描述被控系统的数学模型或其动态特性.文献[１６Ｇ２０]将分数阶控制应用于电液伺服系统㊁交流伺服系统以及汽车主动悬架系统等非线性控制系统,取得了优良的动静态控制性能.尽管A D R C 具有良好的控制性能,但需要设定的参数较多,计算量大,它优越的控制性能是建立在数十个参数合理设置的基础之上,这严重制约了A D R C 推广应用.为了便于使用A D R C 和提高某火箭炮位置伺服系统的动静态控制性能,本文结合A D R C 抗内外扰动能力强和F O P I D 动态特性好的优良特性,设计了一种分数阶P I D 改进型自抗扰控制器(F O P I D ＧI A D R C ),同时,引入向量粒子群(p a r t i c l e s w a r m o pt i m i z a t i o n ,P S O )算法实时在线整定F O P I D 的５个控制参数.１㊀伺服系统构成及数学建模１．１㊀伺服系统构成某火箭炮交流位置伺服系统,由随动计算机㊁火控计算机㊁D /A 转换器㊁伺服放大器㊁P M S M 交流伺服系统㊁旋转变压器㊁R D C 模块等部件组成,结构图见图１.图１㊀交流伺服系统结构图F i g ．１㊀T h e s t r u c t u r e d i a g r a mo fA Cs e r v o s ys t e m 该火箭炮交流伺服系统性能指标要求如下.(１)高低射角范围为０ʎ~４８ʎ;(２)静态误差范围为－０．０６ʎ~０．０６ʎ(－１m i l ~１m i l);(３)动态误差范围为－０．２１６ʎ~０．２１６ʎ(－３．６m i l ~３．６m i l);(４)火箭炮由０ʎ调转至４８ʎ的时间不超过８s .火控系统经过弹道解算单元计算出火箭炮方向和高低目标角度后,发送至随动计算机;随动计算机根据火箭炮实际位置值和给定目标值,通过相关控制算法实时计算出当前系统控制值;当前系统控制值经D /A 转换模块处理,输入伺服放大器隔离放大,再输入交流调速系统;交流变频伺服控制器根据输入的控制量大小,通过速度反馈来自动调节P M S M 电机的转速;最后,P M S M 电机经减速器减速后,将机械动力传递至模拟负载.模拟负载的实际位置信号,经旋转变压器和R D C 模块实时检测转换,反馈给随动计算机形成闭环,从而实现火箭炮炮控系统的随动控制.１．２㊀伺服系统数学建模某火箭炮交流位置伺服系统原理框图见图２.本文主要研究如何抑制参数摄动㊁变负载等非线性因素的影响,以提高被控系统的控制性能.所以,对P M S M 电机进行数学建模作下列假设:①气隙磁场分布均匀,感应反电动势曲线为正弦波状;②忽略饱和效应;③励磁电流无动态响应;④磁滞和涡流损失忽略不计;⑤转子无励磁绕组等.图２㊀交流伺服系统框图F i g ．２㊀B l o c kd i a g r a mo fA Cs e r v o s ys t e m 图２中,θr (t )为参考目标输入值;θo (t )为实际目标输出值;u (t )为控制电压输入值;L 为电机的电枢回路电感值;R 为电机的回路电阻值;T d为电机的电磁转矩;T f 为电机的摩擦力矩扰动;０９９１ 中国机械工程第３０卷第１６期２０１９年８月下半月中国机械工程h tt p://ww w.cme mo .o rg .c n公众号：t ra n s -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.T L 为电机的负载扰动力矩;B 为电机的黏性摩擦系数;J 为作用在电机转轴上的等效转动惯量值;ωd 为电机的角速度;i 为减速器的传动减速比;K a 为增益系数;K d 为电机的力矩常数;E e 为电机的反电动势;C e 为电机的反电动势常数.电流控制环的响应速度远远高于速度控制环与位置控制环的响应速度,并且电流时间常数远远小于机械时间常数.所以,通常将电流控制环近似为比例环节,其数学模型为１L s ＋R ＝１R １L s /R ＋１ʈ１R(１)电机的电磁转矩方程如下:T d ＝－K d C e R ωd ＋K d K aRu (t )(２)由电机的转矩平衡方程可知:T d －T L －T f ＝J i θ o (t )＋B i θo (t )(３)将式(２)代入式(３),可得θo (t )＋B i θo (t )＝－K d C e R ωd ＋K d K aRu (t )－T L －T f (４)由式(４),可得θ o (t )＝－(B J＋K dC e J R )θ o (t )＋K d K a i J R u (t )－T L ＋T f i J (５)设x ＝(x １,x ２)T为被控对象的状态变量,设x １＝θo (t ),x ２＝ωd i＝θo (t ),则被控交流位置伺服系统的状态空间方程如下:x１＝x ２x２＝f (x )＋g u (t )＋d (t )}(６)f (x )＝－(B J ＋K dC e J R)x ２g ＝K d K a i J R ㊀㊀d (t )＝－T L ＋T fi J其中,f (x )为非线性动力学方程;g 为控制增益量;d (t )为外部扰动部分,且d (t )ɤC ,C 为常值.２㊀A D R C 概述A D R C 主要由非线性跟踪微分器(n o n l i n e a rt r a c k i n g di f f e r e n t i a t o r ,N T D )㊁扩张状态观测器(e x t e n d e ds t a t eo b s e r v e r ,E S O )和非线性状态误差反馈控制规律(n o n l i n e a r s t a t e e r r o r f e e d b a c k ,N L S E F )三部分组成,其基本结构图见图３.A D ＧR C 充分吸取传统P I D 技术的精华,利用N T D 合理安排过渡过程,有效避免了系统跟踪时快速性和超调之间的矛盾;作为A D R C 的核心部分,E S O 有效解决了主动抗扰技术中的内外扰动观测和补偿的问题;为了避免系统出现高频振荡,N L S E F 将误差微分㊁误差㊁误差积分３种信号进行非线性组合,较好地提高了系统的鲁棒性.图３㊀A D R C 基本结构图F i g ．３㊀D i a gr a mo fA D R Cb a s i c s t r u c t u r e 图３中,y d (t )为系统参考输入,y (t )为系统实际输出,n (t )为系统外扰信号.２．１㊀N T D作为A D R C 的重要组成部分,N T D 主要为控制系统提取连续信号和微分信号,从而能较好地实现无超调状态下快速跟踪参考输入信号;在参考输入信号突变时,抑制其快速波动.参考输入信号y d (k ),输入至N T D 可得x １(k )ңy d (k ),x ２(k )ңyd (k ).若参考输入信号y d (k )掺杂噪声信号,N T D 能够有效实现平滑滤波.N T D 离散方程如下:x １(k ＋１)＝x １(k )＋h x ２(k )x ２(k ＋１)＝x ２(k )＋h f k x １(k )－y d (k ),x ２(k ),r ,h ０[]}(７)其中,h ０为滤波因子;h 为积分步长;r 为速度因子;x １(k )㊁x ２(k )分别为跟踪y d (k )㊁yd (k )的信号;最速控制函数f k ( )如下:f k x １(k ),x ２(k ),r ,h []＝－r (a /d )a ɤd －r s gn (a )a ＞d{(８)a ＝x ２(k )＋a ０－d ２s g n (y (k ))y (k )＞d ０x ２(k )＋y (k )h y (k )ɤd ０ìîíïïïïd ＝r h ㊀d ０＝d h ㊀a ０＝d ２＋８r y (k )y (k )＝x １(k )＋h x ２(k )２．２㊀E S OE S O 不依赖于生成内外总扰动的具体数学模型,而是通过对系统的输入信号与输出信号的实际测量值来构造系统状态,从而获得系统状态变量的估计值.E S O 的z １(k )输出变量跟踪系统输出量y (k ),z ２(k )跟踪输出量的微分y (k ),z ３(k )是系统内外扰动的总估计值.E S O 离散方程如下:e (k )＝z １(k )－y (k )(９)z １(k ＋１)＝z １(k )－h [z ２(k )－β０１e (k )]z ２(k ＋１)＝z ２(k )＋㊀㊀㊀㊀h z ３(k )－β０２f a l (e (k ),α１,δ０)＋b ０u (k )[]z ３(k ＋１)＝z ３(k )－h β０３f a l (e (k ),α２,δ０)式中,α１㊁α２为A D R C 的非线性因子;β０１㊁β０２㊁β０３为系统１９９１ 交流伺服系统分数阶P I D 改进型自抗扰控制王荣林㊀陆宝春㊀侯润民等中国机械工程h tt p://ww w.c me mo .o rg .c n公众号：t ra ns -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.误差校正增益;δ０为ES O 的平滑滤波因子.非线性函数f a l (e (k ),α,δ)的表达式如下:fa l (e (k ),α,δ)＝e (k )αs g n (e (k ))e (k )＞δe (k )δ１－αe (k )ɤδ{(１０)当偏差e (k )小时,增益大;反之,当偏差e (k )大时,增益小.这种不平滑特性,在系统响应时极易引起颤振的现象[１２].为了避免产生颤振的问题,引入非线性函数n fa l (e (k ),c ,b ,γ)替代fa l (e (k ),α,δ):㊀n fa l (e (k ),c ,b ,γ)＝b a rc t a n c (e (k )－γ)－μ０π/２－μ０(１１)μ０＝ar c t a n (c (０－γ))式中,c 为控制n f a l ( )形状的参数;b 控制n fa l ( )曲线取值的范围;γ控制n fa l ( )曲线中心的位置.改进后E S O 的离散方程:e (k )＝z １(k )－y (k )(１２)z １(k ＋１)＝z １(k )＋h (z ２(k )－β０１e (k ))z ２(k ＋１)＝z ２(k )＋㊀㊀㊀㊀h [z ３(k )－β０２n f a l (e (k ),c １,b １,γ１)＋b ０u (k )]z ３(k ＋１)＝z ３(k )－h β０３n f a l (e (k ),c ２,b ２,γ２)式中,b ０为补偿因子;c １㊁c ２㊁b １㊁b ２㊁γ１㊁γ２㊁β０１㊁β０２和β０３均为E S O 状态观测器的控制参数.２．３㊀N L S E F利用N T D 和E S O 可以得到过渡过程的误差信号e １(k )㊁误差微分信号e ２(k ),从而计算出误差积分信号e ０(k ).N L S E F 可将误差微分㊁误差㊁误差积分３种信号进行非线性控制组合.图３所示的N L S E F 离散方程如下:e １(k ＋１)＝x １(k ＋１)－z １(k ＋１)e ２(k ＋１)＝x ２(k ＋１)－z ２(k ＋１)u ０(k ＋１)＝β１f a l (e １(k ＋１),α３,δ０)＋㊀㊀㊀㊀β２f a l (e ２(k ＋１),α４,δ０)üþýïïïï(１３)式中,β１㊁β２为误差比例增益参数.３㊀分数阶P I D 改进型自抗扰控制器３．１㊀分数阶P I D 定义随着分数阶理论和计算机技术的发展,F O C以其优越的控制性能,引起国内外科研人员的重视[１５,１７].F O C 算子t ０Dρt 定义如下:t ０D ρt f (t )＝d ρd t ρf (t )ρ＞０f (t )ρ＝０ʏtt ０f (τ)dτ－ρρ＜０ìîíïïïïï(１４)其中,ρ＞０时,t ０D ρt 算子为f (t )对自变量t 的ρ阶导数;ρ＝０时,t ０D ρt 表示原函数f (t );ρ＜０时,t ０D ρt 算子表示函数f (t )在t 和t ０间－ρ阶积分.在零初值条件下,对式(１４)进行L a p l a c e 变换:L (０D ρt f (t ))＝s ρF (s )(１５)传统的P I D 控制器:u o (t )＝k P e １(t )＋k I e ０(t )＋k D e ２(t )(１６)引入F O C ,分数阶P I λD μ控制器可设计为u o (t )＝k P e １(t )＋k I D －λe ０(t )＋k D D μe ２(t )(１７)式中,k P ㊁k I ㊁k D 分别为比例参数㊁积分参数和微分参数;λ为积分阶次;μ为微分阶次.３．２㊀分数阶P I D 改进型自抗扰控制器为了减少控制器参数设定计算量及提高所研究系统的动态控制性能,结合A D R C 抗内外扰动能力强和F O P I D 动态性能好的优点,设计了一种分数阶P I D 改进型自抗扰控制器(F O P I D ＧI A D R C ).该控制器将N L S E F 替换为F O P I D ;通过P S O 算法[６,２１]在线整定F O P I D５个控制参数.F O P I D ＧI A D R C 控制器结构如图４所示.图４㊀分数阶P I D 改进型自抗扰控制器结构图F i g ．４㊀T h e s t r u c t u r e d i a gr a mo f F O P I D ＧI A D R C 将F O P I D 的５个控制参数定义为P S O 的一个粒子.每个粒子和粒子群如下:p (i )＝{k P ,k I ,k D ,λ,μ}(１８)P M ＝{p (１),p (２), ,p (M )}(１９)i ＝１,２, ,M式中,M 为粒子群的总数.粒子在空间中飞行,其速度根据最佳位置P b e s t和全局极值g b e s t 不断地动态调整,最后,求出最优解.每个粒子的速度更新和位置更新公式如下:v i d (i ＋１)＝ωv i d (i )＋c １r a n d ( )[P b e s t －x i d (i )]＋c ２r a n d ( )[g be s t －x i d (i )]㊀㊀(２０)x i d (i ＋１)＝x i d (i )＋v i d (i )(２１)式中,v i d (i )为当前粒子速度;v i d (i ＋１)为更新粒子速度;x i d (i )为当前粒子位置;x i d (i ＋１)为更新粒子位置;ω为惯性权重;r a n d ( )为０到１的随机数;c １为局部学习因子;c ２为全局学习因子.每个粒子由目标函数的适应度值确定.为了避免较大的控制能量和超调量,适应度函数定义为F ＝ʏɕ０ω１e １(t )＋ω２θr ２(t )＋ω３e ２(t )[]d t (２２)式中,ω１㊁ω２㊁ω３为权重,ω３≫ω１,通常,ω１＝０．９９９,ω２＝０．００１,ω３＝１００.２９９１ 中国机械工程第３０卷第１６期２０１９年８月下半月中国机械工程h tt p://ww w.c me mo .o rg .c n公众号：t ra n s -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.３．３㊀P S O ＧF O P I D 实现流程(１)初始化.设定F O P I D 和P S O 的参数,随机产生粒子群初始位置和速度,计算粒子群个体最优解和全局最优解.(２)个体评价.由式(２０)㊁式(２１)和式(２２)求出每个粒子新的适应度值.(３)更新粒子.比较粒子当前适应度值与种群的个体最优解P b e s t 和全局最优解g b e s t ,更新粒子位置和速度.(４)输出最优解.结束条件设定为寻优达到最大进化代数,若满足,则结束寻优并输出全局最优解;若不能满足,则转至(２).４㊀仿真及半实物台架实验４．１㊀仿真实验为验证本文所设计控制器的有效性,首先利用MA T L A B /S i m u l i n k 进行仿真实验.交流伺服系统的相关主要参数为:黏性摩擦系数B ＝１ ４３ˑ１０－４N m s /r a d ;减速比i ＝１０３９;等效转动惯量J ＝５．５５６ˑ１０－３k gm ２;电机转矩系数K d ＝０．１９５N m /A ;负载扰动力矩T L ＝９．３２ˑ１０３k gm ２;反电动势系数C e ＝０．１９５V s /r a d ;摩擦力矩扰动T f ＝８５０k gm ２.参照文献[１４]调试A D R C 控制器设定最佳参数的方法,通过大量搜寻试验,将F O P I D ＧI A D R C 参数设定至合理值附近,缩小了粒子群优化方法实际参数的搜索空间,便于后续采用实时在线微调,防止振荡现象的产生.本文所设计的F O P I D ＧI A D R C 控制器参数设置如下.N T D 参数:h ＝０．０１,h ０＝０．１,r ＝１０００;E S O 参数:c １＝０ ５,c ２＝０．５,b １＝２．１,b ２＝２．０,γ１＝０．０１,γ２＝０ ０１,β０１＝１,β０２＝１５．８,β０３＝３１８．５,b ０＝５２６．５;F O P I D 参数:λ＝０．３５,μ＝１．２,k P ＝２．６,k I ＝０ ０４,k D ＝０．９５;P S O 参数:c １＝c ２＝２,M ＝３０.数值仿真如图５㊁图６所示.图５㊀带负载干扰时阶跃输入系统响应曲线F i g ．５㊀S t e p r e s po n s e c u r v e sw i t h l o a dd i s t u r b a n ce 图６㊀阶跃动态响应曲线F i g ．６㊀S t e p d y n a m i c r e s po n s e c u r v e s 图５所示为系统在４s 时刻加载３００N m阶跃干扰负载,对比分析A D R C 控制器和F O P I D ＧI A D R C 控制器的阶跃响应曲线.由图５可知,采用A D R C 和F O P I D ＧI A D R C 控制器分别进行实验,两者结果均无超调,F O P I D ＧI A D R C 控制器阶跃响应速度较A D R C 控制器有所提高.当负载端出现阶跃负载干扰时,F O P I D ＧI A D R C控制器仅需０．０５９s 就能恢复到参考输入目标位置,其响应曲线的最大误差值仅为０．４８ʎ;而A D ＧR C 控制器需要０．０９２s 才能恢复到参考输入目标位置,且其响应曲线的误差极值高达０．６３ʎ.仿真结果表明,F O P I D ＧI A D R C 控制器较A D R C 控制器在响应速度和鲁棒性等方面有较大提升.如图６所示,当系统参数不确定且外部干扰出现时,A D R C 控制器的跟踪误差极值是０．１９９ʎ,而F O P I D ＧI A D R C 控制器的跟踪误差极值为０ ０５３ʎ,该值仅为A D R C 跟踪误差极值的２６．６％.仿真结果表明,通过在线P S O 算法可以快速地抑制各种不确定性的影响,F O P I D ＧI A D R C 控制器具有较强的抗干扰能力和良好的动态性能.４．２㊀半实物台架实验为验证本文提出的F O P I D ＧI A D R C 控制策略的有效性和可行性,搭建了火炮交流位置伺服系统的半实物仿真试验台,并在该平台上进行了谐波跟踪试验测试,并与A D R C 控制器试验结果进行了比较.半实物试验台结构和实物图见图７.半实物试验台主要由基础台架㊁控制计算机㊁伺服控制系统㊁机械传动系统㊁模拟加载系统㊁测量系统等组成.相关核心元件选型如下:旋转变压器型号为J ７０X F S ０１１,精度可达０．００６ʎ(０．１m i l );R D C 模块选用双通道解码模块M X S Z １６Ｇ４１５,其分辨率高达１６位;电机选用美国科尔摩根公司B Ｇ６０２型电机,其额定功率为２．８k W ,最高转速为４０００r /m i n,最大理论加速度高达３８５００r a d /s２.３９９１ 交流伺服系统分数阶P I D 改进型自抗扰控制王荣林㊀陆宝春㊀侯润民等中国机械工程h tt p://ww w.c me mo .o rg .c n公众号：t ra n s -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.图７㊀半实物仿真试验台F i g ．７㊀T e s t b e n c ho f s e m i Ｇp h ys i c a l s i m u l a t i o n 半实物仿真试验台工作原理如下:控制计算机将目标信号输入给伺服控制系统后,伺服控制系统驱动电机,通过精密减速装置传递机械动力实现负载的调转;负载转角位置信息由传感检测装置实时反馈至控制计算机,形成内部闭环控制.加载装置主要由磁粉制动器和转动惯量盘组成,分别用来模拟实际工况下火控系统的摩擦阻力矩和转动惯量;传感器采集相关性能参数,通过数据采集系统传送给控制计算机,实现火炮随动系统的位置控制.图８㊀正弦跟踪误差曲线F i g ．８㊀S i n u s o i d a l t r a c k i n g er r o r c u r v e s 根据火箭炮交流伺服系统性能指标要求,确定频率０．２６５６H z ㊁幅值ʃ３０ʎ的正弦信号为跟踪信号,并在半实物仿真平台上进行了跟踪试验.由图８可知,A D R C 控制器和F O P I D ＧI A D R C 控制器的最大正弦跟踪误差分别约为０．１８６ʎ和０ １１５ʎ,二者都能够满足系统设计要求的动态误差指标ʃ０．２１６ʎ(ʃ３．６m i l ,３６０ʎ＝６０００m i l );F O P I D ＧI A D R C 控制器的最大正弦跟踪误差明显小于A D R C 控制器的相应值.由以上分析可知,F O P I D ＧI A D R C 控制器的系统性能明显优于A D ＧR C 控制器的系统性能.５㊀结论本文建立了某火箭炮交流位置伺服系统的数学模型,提出了一种分数阶P I D 改进型自抗扰控制器;利用P S O 算法,减少自抗扰控制器参数计算量,完成F O P I D 参数的在线自整定.(１)由数值仿真实验可知,在４s 时刻负载端加载３００N m 阶跃干扰信号,F O P I D ＧI A D R C控制器的最大偏差量为０．０５３ʎ,仅为A D R C 控制器相应值的７６．２％;A D R C 控制器需要０．０９２s 恢复至目标位置,而F O P I D ＧI A D R C 控制器相应值只有０．０５９s.当系统参数不确定且外部干扰出现时,A D R C 控制器的跟踪误差高达F O P I D ＧI A D R C 控制器的３．７５倍.(２)由半实物仿真平台实验可知,当控制系统跟踪频率０．２６５６H z ㊁幅值ʃ３０ʎ的正弦信号时,F O P I D ＧI A D R C 控制器的最大正弦跟踪误差为０．１１５ʎ,仅为A D R C 控制器相应跟踪误差值的６１．８％.本文所设计的F O P I D ＧI A D R C 控制器动静态控制性能好㊁抗负载干扰能力强,能够满足火箭炮交流位置伺服系统的控制性能要求.参考文献:[１]㊀D U B C ,WU SP ,HA N SL ,e ta l ．A p pl i c a t i o no f L i n e a rA c t i v eD i s t u r b a n c eR e je c t i o nC o n t r o l l e rf o r S e n s o r l e s s C o n t r o lo fI n t e r n a lP e r m a n e n t M ag n e t S yn c h r o n o u s M o t o r [J ]．I E E E T r a n s a c t i o n so nI n Ｇd u s t r i a l E l e c t r o n i c s ,２０１６,６３(５):３０１９Ｇ３０２７．[２]㊀L I N S Y ,Z h a n g W D．A n A d a p t i v eS l i d i n gＧm o d e O b s e r v e r w i t h a T a n ge n t F u n c t i o n Ｇb a s e d P L L S t r u c t u r ef o rP o s i t i o nS e n s o r l e s sP M S M D r i v e s [J ]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fE l e c t r i c a l P o w e r&E n e r g yS ys t e m s ,２０１７,８８:６３Ｇ７４．[３]㊀刘超,陈机林,孙战,等．P M S M 位置伺服系统新型融合控制策略[J ]．火力与指挥控制,２０１７,４２(９):１０３Ｇ１０７．L I U C h a o ,C H E NJ i l i n ,S U NZ h a n ,e t a l ．A p pl i c a t i o n a n dR e s e a r c ho fN e wF u s i o nC o n t r o l i nP M S M P o Ｇs i t i o nS e r v oS y s t e m [J ]．F i r eC o n t r o l &C o mm a n d C o n t r o l ,２０１７,４２(９):１０３Ｇ１０７．[４]㊀郑国杰,侯远龙,高强,等．基于混合粒子群的R B F神经网络P I D 控制策略在某随动系统测试平台中４９９１ 中国机械工程第３０卷第１６期２０１９年８月下半月中国机械工程h tt p://ww w.cme m o .o rg .c n公众号：t ra n s -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.的应用[J ]．机床与液压,２０１５,４３(１７):７Ｇ１０．Z H E N G G u o j i e ,HO U Y u a n l o n g ,G A O Q i a n g ,e t a l ．A p p l i c a t i o no f R B F N e u r a l N e t w o r k P I D C o n t r o l S t r a t e g y B a s e do n H y b r i d P a r t i c l eS w a r mi n T e s t P l a t f o r mo f S e r v oS y s t e m [J ]．M a c h i n eT o o l&H yＧd r a u l i c s ,２０１５,４３(１７):７Ｇ１０．[５]㊀WA N G RL ,L U BC ,G A O Q ,e t a l ．P a s s i v i t yＧb a s e d C o n t r o l f o rR o c k e tL a u n c h e rP o s i t i o nS e r v oS ys t e m B a s e d o n I m p r o v e d A c t i v e D i s t u r b a n c e R e je c t i o n T e c h n o l o g y [J ]．A d v a n c e si n M e c h a n i c a lE n gi n e e r Ｇi n g ,２０１８,１０(３):１Ｇ１１．[６]㊀WA N G RL ,L U BC ,G A O Q ,e t a l ．P a s s i v i t yＧb a s e d C o n t r o l f o rR o c k e tL a u n c h e rP o s i t i o nS e r v oS ys t e m B a s e do nA D R C O p t i m i z e db y I P S O ＧB P A l g o r i t h m [J ]．S h o c ka n dV i b r a t i o n ,２０１８(２０１８):１Ｇ１４．[７]㊀WU D ,S U X M ,WA N G W ,e t a l ．R o b u s tP r e d i c t i v eC o n t r o l f o r N e t w o r k e d C o n t r o la n d A p pl i c a t i o nt o D C Ｇm o t o r C o n t r o l [J ]．I E TC o n t r o l T h e o r y &A p pl i Ｇc a t i o n s ,２０１４,８(１４):１３１２Ｇ１３２０．[８]㊀X U W ,J I A N G YJ ,MU CX．N o v e l C o m po s i t eS l i d Ｇi n g M o d eC o n t r o l f o r P M S M D r i v e S ys t e mB a s e d o n D i s t u r b a n c e O b s e r v e r [J ]．I E E E T r a n s a c t i o n s o nA p p l i e dS u p e r c o n d u c t i v i t y,２０１６,２６(７):２０９Ｇ２１３．[９]㊀Q IL ,S H IH B ．A d a p t i v eP o s i t i o nT r a c k i n g Co n t r o l o fP e r m a n e n tM a g n e tS yn c h r o n o u s M o t o rB a s e do n R B FF a s t T e r m i n a l S l i d i n g Mo d eC o n t r o l [J ]．N e u r o Ｇc o m p u t i n g,２０１３,１１５:２３Ｇ３０．[１０]㊀刘春强,骆光照,涂文聪,等．基于自抗扰控制的双环伺服系统[J ]．中国电机工程学报,２０１７,３７(２３):７０３２Ｇ７０３９．L I U C h u n q i a n g ,L U O G u a n g z h a o ,T U W e n c o n g,e t a l ．S y s t e m sw i t hD o u b l eC l o s e d Ｇl o o psB a s 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x t e n d e dS t a t eO b s e r v e r [J ]．F i r eC o n t r o l&C o mm a n dC o n t r o l ,２０１７,４２(７):８１Ｇ８５．[１４]㊀赵林峰,徐磊,陈无畏．基于自抗扰控制的自动泊车路径跟踪[J ]．中国机械工程,２０１７,２８(８):９６６Ｇ９７３．Z HA O L i n f e n g,X U L e i ,C H E N W u w e i ．P a t h Ｇt r a c k i n g o f A P S B a s e do n A D R C [J ]．C h i n a M e Ｇc h a n i c a l E n g i n e e r i n g,２０１７,２８(８):９６６Ｇ９７３．[１５]㊀薛定宇．分数阶微积分与分数阶控制[M ]．北京:科学出版社,２０１８．X U ED i n g y u ．F r a c t i o n a l C a l c u l u s a n dF r a c t i o n a l Ｇo r Ｇd e rC o n t r o l [M ]．B e i j i n g:S c i e n c eP r e s s ,２０１８．[１６]㊀孙浩,高强,刘国栋,等．某同源平衡及定位电液伺服系统模糊分数阶P I D 控制[J ]．火力与指挥控制,２０１７,４２(７):６１Ｇ６５．S U N H a o ,G A O Q i a n g ,L I U G u o d o n g,e t a l ．A H o Ｇm o l o g o u sB a l a n c e a n dP o s i t i o n i n g S e r v oS ys t e mo f F u z z y Fr a c t i o n a lO r d e rP I DC o n t r o l [J ]．F i r eC o n Ｇt r o l&C o mm a n dC o n t r o l ,２０１７,４２(７):６１Ｇ６５．[１７]㊀G A O Q ,HO U Y L ,D E N G T B ,e ta l ．E x t e n d e dS t a t eO b s e r v e r Ｇb a s e dF r a c t i o n a lO r d e r P r o po r t i o n Ｇa l ＧI n t e gr a l ＧD e r i v a t i v eC o n t r o l l e r f o raN o v e lE l e c Ｇt r o ＧH y d r a u l i c S e r v o S ys t e m w i t h I S O Ｇa c t u a t i o n B a l a n c i n g a n d P o s i t i o n i n g [J ]．A d v a n c e si n M e Ｇc h a n i c a l E n g i n e e r i n g,２０１５,７(１２):１Ｇ１１．[１８]㊀G A O Q ,L IK ,HO U YL ,e t a l ．B a l a n c i n g an dP o s i Ｇt i o n i n g f o r aG u nC o n t r o lS y s t e m B a s e do nF u z z yF r a c t i o n a l O r d e r P r o p o r t i o n a l ＧI n t e gr a l ＧD e r i v a t i v e S t r a t e g y [J ]．A d v a n c e s i n M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,２０１６,８(３):１Ｇ９．[１９]㊀高远,范健文,潘盛辉,等．汽车非线性主动悬架系统的分数阶模糊控制[J ]．中国机械工程,２０１５,２６(１０):１４０３Ｇ１４０８．G A O Y u a n ,F A N J i a n w e n ,P A N S h e n g h u i ,e ta l ．F r a c t i o n a l Ｇo r d e rF u z z y C o n t r o lM e t h o d f o rV e h i c l e N o n l i n e a rA c t i v eS u s pe n s i o n [J ]．C h i n a M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,２０１５,２６(１０):１４０３Ｇ１４０８．[２０]㊀高强,侯润民,杨国来,等．基于分数阶神经滑模的某顶置火炮调炮控制[J ]．兵工学报,２０１３,３４(１０):１３１１Ｇ１３１７．G A O Q i a n g ,HO U R u n m i n ,Y A N G G u o l a i ,e ta l ．A d j u s t m e n t a n dC o n t r o l o f aC e r t a i nT o pＧm o u n t e d G u n B a s e d o n a N o v e lF r a c t i o n a l O r d e r N e u r a l S l i d i n g M o d e S t r a t e g y [J ]．A c t a A r m a m e n t a r i i ,２０１３,３４(１０):１３１１Ｇ１３１７．[２１]㊀贺昱曜,刘鑫．火箭炮位置伺服系统目标准确性控制[J ]．计算机仿真,２０１６,３３(９):５Ｇ８．H E Y u y a o ,L I U X i n ．T h eA c c u r a c y C o n t r o l o fT a r Ｇg e tP o s i t i o nS e r v oS ys t e mo fR o c k e tL a u n c h e r [J ]．C o m pu t e r S i m u l a t i o n ,２０１６,３３(９):５Ｇ８．(编辑㊀王旻玥)作者简介:王荣林,男,１９７８年生,副教授.研究方向为智能检测与控制技术研究.发表论文２０余篇.E Ｇm a i l :b i gw r l ＠１６３．c o m .５９９１ 交流伺服系统分数阶P I D 改进型自抗扰控制王荣林㊀陆宝春㊀侯润民等中国机械工程h tt p://ww w.cme m o .o rg .c n公众号：t ra n s -c me sCopyright©博看网 . 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伺服系统感应电及EMI干扰问题的解决方法
伺服系统感应电及EMI干扰问题的解决方法1.感应电及EMI干扰问题现象伺服系统（伺服驱动器、伺服电机）上电待机时，所有设备工作正常；伺服系统在使能或者伺服电机启动时设备带电，触摸时有麻手感；伺服系统在使能或者伺服电机启动时，控制、测量设备（如PLC、计算机、触摸屏等）有采集数据有偏差、控制精度降低、丢失数据或指令脉冲等现象；干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。
其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、偶发噪声等：按声音干扰模式不同，分为差模干扰（注①）和共模干扰（注②）。
共模干扰是信号对地面的电位差，主要是由电网串入，地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态电压所加形成。
共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。
共模电压通过不对称电路可转换成共模电压，直接影响测控信号，造成元器件坏，这种共模干扰可为直流、亦可谓交流。
共模干扰是指用于信号两级间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
常见的干扰现象有以下几点：1) 系统发指令时，电机无规则地转动;2) 信号等于零时，数字显示表数值乱跳;3) 传感器工作时，PLC采集过来的信号与实际参数所对应得信号值不吻合，且误差值是随机的，无规律的;4) 与交流伺服系统共用同一电源工作不正常。
2.感应电及EMI干扰产生概述1)伺服系统感应电及EMI干扰问题不属于漏电问题。
漏电本质是设备在一定的环境或外力条件下，电气绝缘性能下降或绝缘遭到破坏而出现设备外壳带电的现象。
现市场上主流驱动器（包括国产和进口）都采用PWM调制方式产生电机旋转电压，PWM调制方式都会采用电力电子开关器件（如IGBT、IPM模块等）。
而这些电力电子开关器件动作时在设备外壳感应出的电压和电流且能量较小（一般感应电流不超过50mA），不会对人体和设备造成破坏性损害；2)EMI问题分为传导干扰和辐射干扰，传导干扰主要是由于干扰源产生干扰（共模、差模电流和电压），经过传播途径（设备外壳、多点接地、传输线路回路），在敏感器件引起现场设备通信中断、采集数据偏差、控制精度降低、数据或指令脉冲传输丢失等现象，从而影响设备的正常工作。
减少交流伺服系统电磁干扰的方法
导线传导 ， 即辐射发射和传导发射。Ｅ Ｉ Ｍ 的基本模
型如 图 １ 示 。 所
ｌ 体 无 广 Ｉ磁 空 辐 ， ｌ 收 Ｊ 电 射 线ｌ 导 及源 电 波 间 射 Ｉ 接 或 辐 １ 导 的导 线传 ｒ 敏 单 ］ 感 元ｌ
图 １ Ｅ 基 本 模 型 ＭＩ
ｉ 服
发射 ， 控制单元内高速数字电路运行产生的干扰等。
本 文从 交 流伺 服 系统 的电磁 干 扰 角度 出发 ， 对 交 流伺 服系 统的 电磁 干 扰 产 生原 因进 行 了分 析 ， 通
过 采取 各项 措施 ， 统 的 电磁 干 扰 指标 满 足 国家 军 系 用 标准 １１ ９ ５ Ａ一 ７中的 传导发 射标 准 Ｃ １２和辐 射 Ｅ０
发射对本文从交流伺服系统的电磁干扰角度出发通交流伺服系统的电磁干扰产生原因进行了分析系过采取各项措施统的电磁干扰指标满足国家军5a一7中的传导发射标准c12和辐射用标准119e0图2交流伺服系统不意图e01发射标准r12的要求
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触持电棚 ２７ 第 ０ ０ 年 １期 ０
发射标准 Ｒ １２— 的要求 。 Ｅ０ １
图 ２ 交 流 伺 服 系 统 不 意 图
电 子器件的开关噪声是交流伺服系统电磁 襞 力电
１原 理 分 析
电磁 干扰 的传播 途径 主要 是通 过空 间辐射 或者
干扰的重要方面。功率驱动单元一般都使用 Ｐ ｊ ＷＭ 銮 控制。每个控制周期内， 功率驱动单元内的 ＩＢ 稿 ＧＴ
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PLC和伺服组成的运动控制系统中的抗干扰设计
PLC和伺服组成的运动控制系统中的抗干扰设计在PLC和伺服组成的运动控制系统中，为了提高系统的稳定性和抗干扰能力，需要进行一系列抗干扰设计。
首先，针对电磁干扰的问题，可以采取以下措施。
首先，对电源线和信号线进行良好的屏蔽，使其能够有效地阻止外界电磁场的干扰。
其次，合理选择电源供应，确保其稳定性和纹波系数。
此外，还可以采用滤波器、瞬时保险丝等措施，限制电磁干扰的传播。
其次，针对噪声干扰的问题，可以采取以下措施。
首先，对信号进行采样和滤波，减小噪声对系统的影响。
其次，对信号进行合理的放大和补偿，提高信噪比。
此外，还可以采用双差分线路和差分信号传输，以减少共模干扰。
另外，针对温度干扰的问题，可以采取以下措施。
首先，合理地安装散热器和风扇，以保持运动控制系统的温度稳定。
其次，可以使用温度传感器进行实时监测，当温度超出一定范围时，及时采取措施，避免温度对系统的影响。
此外，针对振动干扰的问题，可以采取以下措施。
首先，合理设计机构结构和支撑结构，减小机械振动产生的干扰。
其次，可以采用减震材料和减振结构，吸收和分散机械振动的能量。
此外，还可以使用振动传感器监测振动情况，并及时调整控制参数，使系统保持稳定。
另外，针对电源波动和电网干扰的问题，可以采取以下措施。
首先，合理设计电源部分，使用稳压电源或者UPS等设备来保证电源的稳定性。
其次，可以采用滤波器和稳压器，减小电源波动和电网干扰对系统的影响。
最后，为了增强系统的可靠性和抗干扰能力，还可以采取冗余设计和数据校验等措施。
冗余设计可以建立备用通道或者备用部件，一旦主通道或主部件出现故障，可以快速切换到备用通道或备用部件，保证系统的连续工作。
数据校验可以通过奇偶校验、CRC校验等方法，检测和纠正数据错误，确保数据的正确性和可靠性。
综上所述，在PLC和伺服组成的运动控制系统中，通过采取电磁干扰、噪声干扰、温度干扰、振动干扰、电源波动和电网干扰等方面的抗干扰设计，可以提高系统的稳定性和抗干扰能力，保证系统的可靠运行。
交流伺服控制系统中脉冲抗干扰算法研究
（ 西北工业大学 航海学院 ，西安
敏
７０７ ） １０ ２
摘
要 ：在搭建一个伺服控制平 台的基础上 ，针对所采集信 号的编码特 点，提 出 了一种消除干
扰脉冲和因电机轴抖动而产生的误码脉冲的算法，将此算法应用于实际的交流伺服控制系统 中， 结果表 明在编码器分辨率不变的前提下，系统的检测精度得到极大提高。
况下，提高了对 编码脉 冲的检测 水平 ，并具 有很
强 的抗 干扰 能 力 。此 算 法 有 很 强 的 适 应 性 。本 文 所采 用 的控制 实验平 台由 Ｐ Ｃ和 模板 以及 外 围驱 动
部件组成 ，结构简单 ，配置灵活。
速度输 出。在 电机 的旋转轴上 ，装有一种 光学式
位 置检 测 元 件— —光 电 编 码 器 。它 能 直 接 将 角 位
环控制 实验平 台 。系统 框 图如 图 １所示 。
程中的突然 加速 或 突然减 速 ，使 电机 出现 抖动 ， 这也会影响编码脉 冲检测 的精度 。为此 ，本文提 出了一种软件算法 ，在保 持编码分辨率不变 的情
关键 词 ：交流伺 服 系统 ；干扰脉 冲 ；编码器 ；算 法
Ｒｅ ｅ ｃ ｏ ｇ ｒｔ ｓ ａｒ ｈ ｎ Ａｌ ｏ ｉｈｍ ｏ ｉ ｉ ａｔｎ ｎｔｒ ｅ ｅ ｉ ｌＩ ｐ ｓ ｎ ｒ ｏ Ｃｏ ｒ ｌＳｙ ｔ ｍ ｆ ｒ Ｅｌ ｎ ｉ ｇ Ｉ ｅ ｆ ｒ ｎｔａ ｍ ｕｌｅ ｉ Ｓｅ ｖ ｎｔ ｏ ｓｅ ｍ
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微电机
２０ ０ ７年
第４ ０卷
第 ２期 （ 总第 １ ８期） ５
中图分类号 ：Ｔ ３ ３４’ Ｍ ８． ２
文献标识码 ：Ａ
伺服电机抗干扰问题怎么解决
之阳早格格创做伺服电机抗搞扰问题怎么办理博家报告您将怎么样处理！不妨把伺服启动器单独搁正在一个柜子里，把取伺服启动器有闭的天线皆悬浮，包罗不要把伺服启动器曲交拆置正在铁板上.其余的丈量系统稳当交天，那样大概要佳一面.搞扰该当分类为传导搞扰战辐射搞扰等几种（从搞扰介量上分）.办理办法也该当从搞扰源分解，去收端办理. 该当为辐射搞扰情况多些；上头加超导磁环正在启动输出端便是个佳的办法，其余不妨调换启动器到电机为屏蔽线，一端三类交天；加电抗器、滤波器等那是电磁兼容性问题,单独挨了个深的交天桩,用16仄圆的铜芯线交到柜内,但是只消一激活启动器,便会正在柜内交天铜排上爆收6V安排的感触电压,启动器有二个编码器旗号交支端,伺服电机编码器旗号不被搞扰给伺服电机加断绝变压器大概稳压电源, 给转动编码器的供电模块战疏通统造器加滤波器,启动器改交DC 电抗器, 启动器位子矮通滤波时间战载波率参数变动,电机能源线单独走线槽,支缩启动器取电机的能源线距离,大概者把启动器搁正在电机中间,而后脉冲旗号线战编码器反馈通过少线启动变换回到统造器.搞佳的交天线（用博业交天电阻丈量摇表丈量的交天电阻值小于设备确定值，数控设备普遍央供不超出1欧姆），还要注意所有交天线该当皆交正在共一个交天汇流排上，再通过系统交天线加进交天网；注意环境电磁兼容，对于下频电磁波、射频拆置等加以屏蔽；电源噪声搞扰源要加以压造、剔除，比圆共一个电源变压器上大概者配电母线上不要有诸如下频、大功率的整流战顺变用电拆置等.1、以上该搞的皆要搞，灵验交天，屏蔽，断绝，加磁环，统造线战能源线不要仄止，如果仄止要有距离.天最佳是掘很深一米以下用铜板战盐去混同搞成.2、如果有模拟强电路，则曲流电源要滤波，一个简朴的要领，便是加二个0.01uF(630V)电容，一端交正在电源正背极上，另一端交到机壳上再战天里贯串.很灵验果.输出下频谐波搞扰，伺服使能会不会听到吱吱的声音呢？如果是那样，无妨正在伺服启动母线电源的P、N端分别交个0.1u/630v的CBB电容到机壳上试下，效验很不错的，噪音取消，谐波搞扰基原上滤掉.。
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改善交流伺服系统脉冲接口抗干扰能力的几种典型接口方法由于交流伺服电机驱动器内部对脉冲指令和方向控制输入采用了高速光耦。
为增强其抗干扰及提高工作可靠性，建议对脉冲指令和方向控制输入采用如下接线方式。
（1）采用差分信号输入方式该方式具有最好的抗干扰能力，适合于较高工作频率。
（2）控制器为集电极开路输出形式时的推荐接法（3）控制器为射极跟随输出形式时的推荐接法图3注：当VC＝24V时，R＝1.2K～1.8K。
当VC＝12V时，R＝510。
∙浅析伺服系统中电磁兼容性设计和抗干扰措施发布时间：2010-06-18 16:36:25今天，伺服系统和CNC、PLC、变频器、等其它自动化产品一样，已经成熟应用于工业生产的各个领域。
但是在实际应用中，总会出现一些干扰因素，影响伺服系统的正常工作，如脉冲不准，驱动器误报等等，甚至造成设备失控和误动作，威胁到人和机械的安全。
出现这些问题后，设备厂家总会认为是产品缺陷，要求自动化供应商协助解决，甚至更换其它品牌的工控产品，现有工控产品便成了无辜的“替罪羔羊”。
其实这种情况不论在进口产品和国产产品都会有发生的机率，只是在进口的设备中，特别是欧美机械设备，比较注意产品的电磁兼容性（EMC）设计和安装的规范，采取了必要的抗干扰措施，从而大大降低了干扰因素带来的影响。
工业控制设备的可靠性和稳定性，不但取决于工业控制类产品的可靠设计、更取决于设备生产厂家的方案设计和施工安装响。
本文浅析了工控领域中伺服系统中常见的干扰因素，并结合笔者多年来的实际工作经验阐述了常用的抗干扰措施，以希望帮助工程师和设备厂家能够正确的使用我们的产品，来实现设备稳定可靠的运行。
何谓EMCEMC直译就是电磁兼容性，是Electro Magnetic Compatibility的缩写。
国际电工委员会(IEC 对EMC的定义是指“设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力”。
因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值（EMI）；另一方面是指组件对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(EMS。
简单的说，就是电子设备的干扰性和抗干扰能力。
无论是CNC、PLC、伺服系统、变频器都会产生电磁干扰，同时也受到其它设备的干扰。
如变频器、伺服驱动器等PWM设备自身就是大的干扰源，但同时他们也是电子设备，控制板也同样会受到其它产品的干扰。
CNC和PLC自身产生的电磁干扰小，但要注意它们的抗干扰性。
很多工程师在设计时，往往会忽略这些细节。
当后期到达客户现场后，才发现无法抵御外部干扰或者产生了干扰其它设备的情况，到时再“亡羊补牢”。
EMC最为重要的一条准则是“预防是最有效的、最经济的方案”，因此合理的设计和规范的施工是提高工控产品和机械设备稳定运行的关键性因素和前提条件。
伺服系统中干扰类型和途径（1）来自空间的--辐射干扰来自空间的辐射干扰分布极为复杂，字面上理解这类的干扰源和被干扰产品间没有直接的联系，通常都是电磁感应的形式在空间传播的。
在民用领域中，这类干扰像空气一样也无处不在，如打手机时，电视机的图像会产生雪花点等。
飞机飞行中禁止使用遥控玩具和电子类产品也是基于杜绝辐射干扰的考虑。
在工业控制系统中，辐射干扰源主要由是大型放电加工，高频加热设备对电网噪音污染，如高频淬火机床，CNC等离子切割设备。
变频器和伺服驱动器在运行时也会通过电网电线对其它控制类设备发射的噪音信号。
电柜中大电流交直流接触器或者继电器线圈频繁吸合产生的浪涌冲击，也同样会产生噪音污染。
对付辐射干扰最为有效的措施就是金属屏蔽。
（2）来自系统配线—传导干扰这类干扰在工业控制领域比较常见，干扰的途径多为自控系统中的变频器和伺服驱动器产生的噪音，经由电源电缆、信号电缆或者错误的接地电缆等，传导到系统的其它电子设备，从而影响到机械设备的稳定性运行。
对付传导干扰的有效措施就是采用电源滤波器、隔离电源、屏蔽电缆、以及合理和可靠的接地来解决问题。
（伺服系统中噪音干扰的途径）伺服系统的抗干扰措施通过以下措施可以有效降低电磁干扰，提高系统的抗干扰性。
（1）电气控制柜的设计和安装电柜设计必须使用金属材料，在电柜设计时，要根据EMC的区域原则，合理的布局。
将不同的设备规划在不同的区域中，伺服放大器或者变频器、等驱动单元应尽量靠近安装在柜子的底部，使用接地金属隔离板将区域隔离，或者独立安装在金属电柜中，远离PLC和CNC等其它电磁干扰小的电气组件。
电柜中，电气元器件的安装要根据其安装的要求留有一定得空间，以保证良好的通风和散热，不要阻挡风扇的正常流通。
电柜中布线应强弱分开，信号线和动力线要分开走线，不要将380/220VAC和24VDC 以下规格电缆共享同一个电缆槽。
变频器和伺服驱动放大器单元到电机动力电缆应使用金属屏蔽层的电缆，电缆线应该尽量的短，以避免功率损耗，减少干扰。
电缆的屏蔽层的电导至少是U/V/W相导线线芯电导的1/10。
电机电缆和其它电缆长距离最小为500mm，应避免长距离平行走线，交叉走线，当控制电缆和电源电缆交叉，应保证90°交叉，同时必须用金属夹子将电缆屏蔽层固定在安装板上。
电柜通风开孔要使用密集金属网格，切口越小越好。
因为狭孔可能在电柜中传导辐射高频信号。
电柜的柜门和电缆的进线口要可靠接地，避免电柜内部的干扰磁场通过屏蔽电缆泄漏出去。
柜门要使用有传导性的密封垫，紧贴柜体。
这些措施在放电加工设备尤为重要。
AC接触器和DC继电器安装要远离I/O部件和信号电缆，并且要使用正确的RC抑制组件和飞轮二极管，减少线圈吸合时噪音污染。
（不正确的安装—接触器吸合时带来的电磁干扰）（2）电源部分考虑动力变压器选用---台达的伺服系统在1.5KW以下，支持单相AC220V电源输入。
但2KW～7.5KW，就需要AC380/AC220S三相动力变压器来提供动力电源。
变压器的隔离在一定程度上也提高了设备的抗干扰能力，对于金属切削加工设备，如CNC车、铣床，我们都建议客户使用三相AC220V动力变压器，因为这样可以减少用户电网的波动对加工效果的影响。
变压器的容量一般选择驱动器功率总和的1.5~2倍。
当变压器容量不足时，变压器会发热，会影响电机扭力的平稳输出。
除提供伺服系统的动力变压器外，设备可能还需要使用单相AC220V提供上位机工作，如PLC，CNC等，我们建议客户增加一台独立的AC220V控制变压器的来提供控制电源，不要和驱动器动力部分使用同一个AC220V电源,因为伺服驱动器产生的噪音，有可能会影响CNC和PLC的工作。
对于直流DC开关稳压电源可以提供I/O模组工作或者外部传感器的工作电源，使用这个电源时要考虑足够的容量，至少留有20%的余量。
同时DC电源要有足够的抗冲击能力，以保证负载突变时，维持一个稳定的电压输出，要求变化率不能大于5%。
直流DC开关稳压电源组件要可靠地接地。
当使用大电流的DC24V电磁阀、离合器或者伺服电机电磁刹车线圈时，不能使用这个稳压电源，因为负载的冲击，有可能造成PLC和CNC I/O模组信号的误动作。
当使用DC24V继电器时，要使用飞轮二极管以减少线圈吸合时噪音污染。
（3）接地部分考虑合理和可靠的接地是解决传导性干扰最为有效地方法，但错误的接地不但不能减少干扰，反而成为干扰的“帮凶”。
在国内，供电系统因为大部分使用的是TN-C三相四线制供电环境,PE线和N线合一，设备间噪音干扰大，所以处理起来也最为头痛！接地根据用途分类可以分为信号地、屏蔽地、保护地。
信号地GND：提供给控制信号的基准电平（0v）屏蔽地SG：是为了运行可靠，抵抗外部干扰而提供的将内部和外部噪音隔离的屏蔽层，各组件的机壳、金属外罩、安装板，以及电缆的屏蔽层连接在一起。
系统地PE：是将各设备机壳与大地相连，以保证有漏电发生时，可以保证人员安全，同时也确保干扰噪音流入大地。
电柜中所有的电气组件接地端子（变频器、PLC）都要使用短而粗的接地线可靠的连接到公共接地点或者接地母排PE上，严禁将接地端子随意的连接在电柜的金属外壳上。
强电功率线屏蔽层处理--- 如驱动器输入电缆、电机U/V/W电缆、接触器线圈屏蔽电缆等，电压等级在24V以上的屏蔽电缆的金属屏蔽层要采用金属卡子卡在强电接地板上。
信号线屏蔽层处理--- 如电机的编码器信号线线、传感器信号线，变频器控制线、伺服控制线等，电压等级在24V以上的电缆，必须使用双绞屏蔽电缆！屏蔽电缆两端的金属屏蔽层要采用金属卡子卡在信号线接地板上，或者连接到插头的屏蔽卡子或接头的金属外壳部分！只有在特殊情况才做单边屏蔽！信号线回路和强电回路电缆不能够捆扎在一起，分开走线。
如果靠的太近，强电信号就会对弱电信号进行干扰，两者可以成90°交叉，但严禁长距离平行走线安装。
电柜中最小距离20cm 以上，强电接地板和信号线接地板不能共享一块金属板接地，两者要保持一定距离，并且要使用短而粗的电缆连接到公共接地导线。
信号电缆布线要远离变频器、变压器、伺服驱动器、接触器等可以产生严重磁场干扰的设备。
双端屏蔽——一般情况下，如果源端和接收端设备两边都接地，屏蔽电缆两端都要接金属机壳，并确保大面积接触金属表面以便能承受高频干扰。
如果仅仅在一端接地屏蔽，电缆上也可能出现干扰。
单边屏蔽---在极少数情况下，也可以只进行一端屏蔽。
例如，不带数字符件的纯模拟系统。
在一端进行屏蔽仅仅提供了对低频的静电保护，有能力耦合吸收干扰和发射。
单端屏蔽的屏蔽联接屏蔽点必须是联接部件的电气参考地。
如果联接两边(源端和接收端都处于浮地状态，则屏蔽必须接在接收端。
如果源端和接收端两边都接地，则屏蔽必须两端都接地。
（4）EMI电磁滤波器的使用当变频器或者伺服驱动器工作在一个对电磁干扰较为敏感的场合，那么你就必须考虑为它们选用EMI电磁滤波器，可以防止此类设备产生的干扰耦合到外部电源回路中，使驱动器电磁干扰影响降至最低。
EMI的安装注意事项为了确保EMI滤波器（EMI Filter）能发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果，除了伺服驱动器，按照使用手册的内容安装及配线之外，还需注意以下几点：A伺服驱动器及EMI 滤波器（EMI Filter）都必须要安装在同一块金属平面上。
B伺服驱动器及EMI 滤波器安装时，请尽量将伺服驱动器安装在EMI 滤波器之上。
C配线尽可能的缩短。
D金属平面要有良好的接地。
E伺服驱动器及EMI 滤波器（EMI Filter）的金属外壳或接地必须很可靠的固定在金属平面上，而且两者间的接触面积要尽可能的大。
选用电机线及安装注意事项：电机线的选用及安装正确与否，关系着EMI 滤波器（EMI Filter）能否发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果。