PMSM转塔伺服电机控制系统建模与Matlab仿真(5)

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① 在设计系统时，不需要建立被控对象的精确数学模型，只要求掌握现场的专家知识经验，或者操作过程中的操作数据和被控对象的运行数据。因此，适合具有滞后、时变和非线性等特点的系统。

② 系统有较强的鲁棒性，对参数时变不敏感。

⑦ 是一种“语言型”控制，容易建立语言变量控制规则，易于形成知识库。

④ 结构简单，控制效果好，经济效益显著。系统对硬件结构一般无特殊要求，软件方面其算法也比较简便、易实现。对于基本模糊控制器，只需要进行简单的查表运算，因此容易被现场技术人员和操作人员掌握。

除了上述控制方法以外，还有很多控制策略，如预测PID控制、二自由度PID控制、神经网络控制、遗传算法控制。

1.5 建模与仿真技术的发展

50年代和60年代仿真主要应用于航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。仿真技术的运用解决了许多难题，在航空工业方面，采用仿真技术使大型客机的设计和研制周期缩短20%。利用飞行仿真器在地面训练飞行员，不仅节省大量燃料和经费(其经费仅为空中飞行训练的十分之一)，而且不受气象条件和场地的限制。此外，在飞行仿真器上可以设置一些在空中训练时无法设置的故障，培养飞行员应付故障的能力。训练仿真器所特有的安全性也是仿真技术的一个重要优点。在航天工业方面，采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少80%。在电力工业方面采用仿真系统对核电站进行调试、维护和排除故障，一年即可收回建造仿真系统的成本。现代仿真技术不仅应用于传统的工程领域，而且日益广泛地应用于社会、经济、生物等领域，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济的分析和预测、人口控制等。对于社会经济等系统，很难在真实的系统上进行实验。因此，利用仿真技术来研究这些系统就具有更为重要的意义。

为了获得满意的性能分析效果，仿真研究是最有效的工具和手段。本文利用MATLAB软件下的SIMULINK仿真工具对PMSM系统进行仿真。

本文主要工作：本文共分四章，第一章为伺服系统的简介以及对交流伺服系统的简单概述，本文采用的是永磁同步PMSM交流伺服系统；第二章主要介绍三相PMSM交流服系统，首先介绍永磁同步电机和PMSM系统，基于PMSM伺服运动控制系统，建立系统的基础数学模型，文中所采用的建模软件是基于MATLAB的SIMULINK模块；第三章是仿真分析系统的性能；第四章为控制系统的基础上对PID控制算法进行改进和设计。

二、伺服电机控制系统

2.1 伺服电机简介

在电机伺服系统中，如果按驱动装置的执行元件分类，电机类型可分为直流伺服电机和交流伺服电机，表1是对直流伺服电机和交流伺服电机的主要性能的对比：

直流伺服电机在轴端安装有高性能的速度和位置检测器，并采用PWM大功率晶体管放大器驱动，可以使直流伺服系统有优良的控制性能。但由于直流伺服电机存在机械换向器，需要较多的维护，运行时的电花使得应用环境受到限制，转子容易发热，影响与其相连的丝杠精度，高速运行和大容量设计都受到机械换向器的限制。

交流伺服电机克服了直流伺服电机的缺点，无电刷和换向器，使得结构变得简单，坚固耐用，体积小，重量轻，无需多少维护。由于逆变器以及微电子器件对逆变器的控制灵活性，使取代机械换向器有了可能。随后出现了由交流伺服电机、逆变器及其控制回路等组成的整体装置——交流伺服系统，90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。