Стратегия управления серводвигателем переменного тока
Модель серводвигателя переменного тока, представленная синхронным двигателем с постоянными магнитами, представляет собой сильно связанную, изменяющуюся во времени нелинейную систему. Стратегия управления сложна, поэтому производительность сервосистемы переменного тока напрямую связана со стратегией управления, которую она принимает. Отличная стратегия управления может не только восполнить недостаток аппаратного дизайна, но и еще больше повысить производительность системы. Стратегия управления играет важную роль в сервоприводе переменного тока. Требования стратегии управления высокопроизводительной сервосистемы переменного тока можно обобщить следующим образом: не только система имеет быстрый динамический отклик и высокую динамическую и статическую точность, но также система нечувствительна к изменениям параметров и помехам.
Стратегия управления типичным синхронным электродвигателем с постоянными магнитами имеет традиционную стратегию управления, представленную управлением постоянным отношением напряжения в разомкнутом контуре (u / f = постоянное), классическим пид-управлением, полевым управлением (векторным управлением) и прямым крутящим моментом , Управление, управление переменной структурой скользящего режима, адаптивное управление, теория линеаризации нелинейной обратной связи и т. Д. Представляют собой современные стратегии управления и интеллектуальное управление, представленное нечетким управлением и управлением нейронной сетью.
Традиционная стратегия контроля
(1) Постоянный коэффициент регулирования напряжения
Управление коэффициентом частоты постоянного напряжения с компенсацией падения напряжения статора гарантирует, что поток воздушного зазора синхронного двигателя является постоянным, а частота регулировки задается для синхронного изменения скорости вращения двигателя. Эта стратегия управления представляет собой управление в разомкнутом контуре, которое контролирует только поток воздуха через воздушный зазор, не может регулировать крутящий момент и подвержено таким проблемам, как колебание ротора и превышение шага. В то же время, поскольку управление соотношением частот и постоянным напряжением основано на модели стационарного состояния двигателя, его динамические характеристики управления невысоки и не подходят для случаев управления сервоприводом с высокими требованиями к производительности.
Для достижения хороших динамических характеристик он должен основываться на динамической математической модели двигателя. Динамическая математическая модель синхронного двигателя с постоянными магнитами переменного тока представляет собой нелинейную, сильно связанную, изменяющуюся во времени многопараметрическую систему. Чтобы получить хорошие характеристики управления, требуется разделение управления угловой скоростью и током, то есть технология векторного управления.
(2) Классический пид контроль
Контроллер pid использует пропорциональную, интегральную и дифференциальную функции для вычисления погрешности управления для управления контролируемым объектом. Контроллер pid в настоящее время является наиболее широко используемым регулятором. Он обладает преимуществами простой структуры, хорошей стабильности, надежной работы и удобной регулировки. Это всегда было одной из основных технологий промышленного контроля и может удовлетворить большинство приложений сервоуправления.
Тем не менее, в трехконтурном режиме управления регулировкой крышки все еще существуют некоторые проблемы с классическим сервосинхронным двигателем переменного тока. Например, регулировка параметров регулятора громоздка, а ошибка велика, а зависимость от модели и параметров системы является сильной. В некоторых высокоточных приложениях очень сложно удовлетворить системные требования.
(3) Управление ориентацией магнитного поля (id = 0)
Векторное управление построено на точной математической модели контролируемого объекта, так что управление двигателем переменного тока контролируется внешним макроскопическим установившимся управлением, чтобы управлять переходным процессом электромагнитного процесса внутри двигателя. Векторное управление преобразует нелинейную переменную комплексной связи внутри двигателя переменного тока в переменную постоянного тока (ток, связь потока, напряжение и т. Д.), Чья относительная система координат является стационарной посредством преобразования координат, реализует приблизительное управление развязкой и находит ограничение Условие получения определенного Оптимальная стратегия управления цели, id = 0 control, является специфической стратегией управления векторным управлением. В системе координат ротора реализована развязка тока между осями синхронных двигателей с постоянными магнитами. Благодаря наличию id и iq двухтокового замкнутого контура, двигатель выполнен. Ток iq динамически следует заданному значению крутящего момента системы (te = ktiq, kt - коэффициент крутящего момента двигателя) для реализации управления электромагнитным моментом двигателя. Эта стратегия управления позволяет системе двигателя иметь лучшую линейность крутящего момента и максимальный линейный крутящий момент. В то же время, поскольку все токи используются для генерирования электромагнитного момента, возможность перегрузки двигателя может быть полностью использована для улучшения скорости запуска и торможения двигателя, и двигатель имеет отличные характеристики запуска и торможения.
Технология векторного управления прошла более 20 лет исследований и совершенствуется, и ее производительность в системе управления скоростью превосходна. Будь то низкая скорость (режим управления с постоянным крутящим моментом) или высокая скорость (режим управления с постоянной мощностью), его характеристики, препятствующие помехам, и характеристики торможения, и характеристики постоянной скорости соответствуют или превосходят систему управления скоростью постоянного тока. Однако модель и алгоритм векторного управления более сложны. При реализации необходимо выполнить преобразование координат. Трудно обеспечить полное разъединение напряжения и тока системы двигателя по прямой и пересекающейся осям, что повлияет на динамику и эффективность системы двигателя.
