交流伺服运动系统的两种控制结构

《中小型电机》２００５，３２（２）交流伺服运动系统的两种控制结构４７交流伺服运动系统的两种控制结构

姜淑忠，赵继敏，李小海

（上海交通大学，上海２０００３０）

摘要交流伺服运动系统的概念从系统集成的角度提出了加快永磁交流

伺服电机系统的开发策略。本文遵循这一概念，将交流伺服运动系统的控制结

构划分为集中控制式和分布控制式，然后阐述并比较控制器和驱动器在两种控

制结构中的功能，基于数字信号处理器（ＤＳＰ），介绍两种控制结构的设计方案。

关键词交流伺服运动系统永磁交流伺服电机集中控制分布控制

ＤＳＰ

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交流伺服运动系统是在交流伺服系统的基础上发展来的，是根据不同伺服系统在我国的开发和应用现状提出的。它不仅包含交流伺服系统的驱动器和伺服电机，还包含控制器、传感器和其它执行元件。它的研究对象是应用系统的整体性能，最终能够实现某一应用领域的工艺要求。而交流伺服系统只研究伺服电机的速度、位置、加速度、转距等控制量…。

交流伺服系统是交流伺服运动系统的核心，它不同于一般的变频调速系统，除了实现调速功能外，还要实现位置控制，而且动态特性常常高于一般的变频调速电机。我国伺服系统的规模化发展可以追溯到上世纪８０年代中期。反应式、永磁式和混合式步进电机及其驱动器首先得到发展，

姜淑忠１９６７年７月

生，毕业于香港大学电

机电子工程学系，博士，

现为上海交通大学电气

工程系讲师。从事电

机、驱动和微控制器的

研究和应用。

步进伺服以开环控制的形式实现了速度和位置控制。步进电机用于频繁起停和正反转的场合。随后发展的开关磁阻电机借助磁极位置的检测，控制绕组的通电状态，实现了位置和速度的闭环控制。进入９０年代，电流为方波或梯形波的无刷电动机得到迅速发展，与开关磁阻电机类似，也需位置传感器或无传感器技术确定永磁磁极的位置，从而控制绕组电流的方向。与步进电机相比，这两种伺服电机的转矩和运行范围有所提高，但位置分辨率较低，主要用于速度控制。上个世纪末至今，正弦波电流驱动的永磁交流伺服电机及其驱动技术，俗称正弦波电流元刷电动机，引起我国学术界和产业界的关注和参与，永磁交流伺服电机的位置控制分辨率更高，转矩波动小，运行范围广，是伺服控制中选用较多和较为理想的电机。

到目前为止，步进伺服在我国的发展已经比较成

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