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伺服变频传动自动化

伺服变频传动自动化

伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标或给定值任意变化的自动控制系统,是控制理论、电力电子技术、电机技术、微电子技术、检测技术等学科相互发展融合的产物,是自动化学科及工业生产领域重要的分支。

方案概述

      伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标或给定值任意变化的自动控制系统,是控制理论、电力电子技术、电机技术、微电子技术、检测技术等学科相互发展融合的产物,是自动化学科及工业生产领域重要的分支。在机械制造行业、冶金工业,交通运输以及军事上都得到了广泛的应用。

伺服系统强调对控制命令的快速跟踪和响应,所以伺服控制系统可以认为是随动控制系统,既可以是转速的随动控制,也可以是位置的随动控制。在广义的角度上看,电动机的调速系统也可以认为是伺服控制的一种,只不过在调速系统中,强调的被调量是电动机的转速,更加有效的实现功率变换。而伺服系统则强调忠实跟踪给定信号,即按控制器发出的控制命令而动作,并产生足够的力或力矩,使被驱动的机械获得期望的运动速度和位姿。

      伺服系统的发展经历了由液压伺服到电气伺服的过程。在电气伺服系统中,按驱动装置的执行元件电动机类型来分,通常分为直流伺服系统和交流伺服系统两大类。六十年代以后,特别是七十年代以来,随着电力电子学、微电子学、传感技术、永磁技术和控制理论的惊人发展,尤其是先进控制策略的成功应用,交流伺服系统的研究和应用取得了举世瞩目的发展,己具备良好的技术性能,其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美,交流伺服系统取代直流伺服系统己成定局。其中交流永磁同步电机 (PMSM)又以其结构简单、气隙磁密高、功率密度大、转动惯量小的优点,成为研究的热点。和直流电机相比,交流永磁同步电机没有直流电机的换向器和电刷等缺点,和其他类型交流电动机相比,它由于没有励磁电流,因而功率因数高,力矩惯量比大,定子电流和定子电阻损耗减小,且转子参数可测、控制性能好。现已广泛用于数控机床、工业机器人、超大规模集成电路制造、柔性制造系统、载人宇宙飞船、电动工具以及家用电器等高科技领域。

      另一方面,高速数字信号处理芯片(DSP) 的快速发展也对伺服系统的发展起到了推动作用。DSP强大的数据处理能力和高运行速度使得先进的控制技术如矢量控制、直接转矩控制等得以实现。并且DSP芯片内部集成了A/D转换、数字输入/输出、串口通信、电机控制PWM信号输出等接口,使得伺服系统硬件设计更加灵活、简易。

       鉴于以上情况,本文对基于DSP的永磁同步伺服电机的速度伺服系统进行了研究。对交流伺服系统的深入研究,对于我国制造业,国防工业,空间技术的发展,缩小与世界先进国家的差距,能源节约都有着重要的意义。


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