伺服系統控制器的演算法設計

A. 伺服驅動器的工作原理

1.伺服驅動器的工作原理：

目前主流的伺服驅動器均採用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實現比較復雜的控制演算法，實現數字化、網路化和智能化。功率器件普遍採用以智能功率模塊（IPM）為核心設計的驅動電路,IPM內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主迴路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅動器的沖擊。功率驅動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。經過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅動三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。

隨著伺服系統的大規模應用，伺服驅動器使用、伺服驅動器調試、伺服驅動器維修都是伺服驅動器在當今比較重要的技術課題，越來越多工控技術服務商對伺服驅動器進行了技術深層次研究。

伺服驅動器是現代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用於工業機器人及數控加工中心等自動化設備中。尤其是應用於控制交流永磁同步電機的伺服驅動器已經成為國內外研究熱點。當前交流伺服驅動器設計中普遍採用基於矢量控制的電流、速度、位置3閉環控制演算法。該演算法中速度閉環設計合理與否，對於整個伺服控制系統，特別是速度控制性能的發揮起到關鍵作用。

2.伺服驅動器：

是現代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用於工業機器人及數控加工中心等自動化設備中。尤其是應用於控制交流永磁同步電機的伺服驅動器已經成為國內外研究熱點。當前交流伺服驅動器設計中普遍採用基於矢量控制的電流、速度、位置3閉環控制演算法。該演算法中速度閉環設計合理與否，對於整個伺服控制系統，特別是速度控制性能的發揮起到關鍵作用 。

在伺服驅動器速度閉環中，電機轉子實時速度測量精度對於改善速度環的轉速控制動靜態特性至關重要。為尋求測量精度與系統成本的平衡，一般採用增量式光電編碼器作為測速感測器，與其對應的常用測速方法為M/T測速法。M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍，但這種方法有其固有的缺陷，主要包括：1）測速周期內必須檢測到至少一個完整的碼盤脈沖，限制了最低可測轉速；2）用於測速的2個控制系統定時器開關難以嚴格保持同步，在速度變化較大的測量場合中無法保證測速精度。因此應用該測速法的傳統速度環設計方案難以提高伺服驅動器速度跟隨與控制性能。

拓展資料：

一、應用領域：

伺服驅動器廣泛應用於注塑機領域、紡織機械、包裝機械、數控機床領域等。

二、相關區別：

1、伺服控制器通過自動化介面可很方便地進行操作模塊和現場匯流排模塊的轉換，同時使用不同的現場匯流排模塊實現不同的控制模式(RS232、RS485、光纖、InterBus、ProfiBus)，而通用變頻器的控制方式比較單一。

2、伺服控制器直接連接旋轉變壓器或編碼器，構成速度、位移控制閉環。而通用變頻器只能組成開環控制系統。

3.伺服控制器的各項控制指標(如穩態精度和動態性能等)優於通用變頻器。