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工业伺服系统大范围位置控制器的设计与验证*

2021-07-02郑子超余文涛程国扬

组合机床与自动化加工技术 2021年6期

郑子超,余文涛,程国扬

(福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108)

0 引言

伺服机构是智能制造系统的核心部件。伺服控制的任务是保证生产设备的关键部件按预期的方式产生动作,比如快速且准确地到达目标位置。可以说,伺服控制的性能,对生产效率和加工精度具有显著的影响。目前,工业伺服系统主要采用电机作为驱动机构,通过引入各种先进控制技术来改善伺服性能,是一个重要的研究课题。

文献[1]采用基于扩展状态观测器的扰动补偿线性伺服控制律来改善永磁同步电机(PMSM, Permanent Magnet Synchronous Motor)的位置调节性能。文献[2]设计了带有积分作用的线性与非线性控制相结合的直线电机位置伺服控制律,能对特定目标位置进行快速且准确的跟踪控制。但积分作用的存在,会使得系统的瞬态性能随着目标位置不同而出现偏差。文献[3]通过锁相环配合扩张观测器来估计速度,并设计负载扰动观测器,改善了永磁同步电机的动静态性能。文献[4]结合不确定干扰估计器和基于新型切换函数的滑模观测器,有效地改善了PMSM无传感控制的性能。文献[5]采用LuGre模型双状态滑模估计,提高了液压位置伺服系统的摩擦补偿精度。文献[6]把传统内模控制(IMC,Internal Model Control)策略引入到永磁同步电机的PI控制参数整定,取得较好的动态性能和抗扰动能力。文献[7]提出了基于变增益策略的线性自抗扰控制,用于PMSM的矢量控制调速系统,兼具出色的噪声抑制和抗干扰能力。

以上这些伺服控制方案未充分考虑执行器饱和限幅环节的影响,所设计的控制器只能在有限范围内工作。……

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