數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、航空航天等,同步電機(jī)因具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡易、功率密度高、轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)和運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn),逐步成為中小功率等級高性能直流伺服領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)電機(jī)的佳選。伺服系統(tǒng)的外部負(fù)載存在不確定性的擾動(dòng),例如,工業(yè)機(jī)械臂從某一位置提取重物后,移至另一位置下放重物,其中直流伺服電機(jī)?的工作質(zhì)量繼和以下兩個(gè)因素有很大關(guān)系。

1、攝動(dòng)

首先,同步電機(jī)本體系統(tǒng)為一個(gè)非線性、多變量強(qiáng)耦合的系統(tǒng),雖然通過矢量解耦控制能夠?qū)⑵洚?dāng)成直流電機(jī)控制,然而其仍然存在交直軸間的電流耦合,在電機(jī)外部負(fù)載突變和大負(fù)載工況下,該耦合項(xiàng)會(huì)降低系統(tǒng)解耦控制性能,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性,進(jìn)一步降低伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能;其次,同步電機(jī)本體的機(jī)械參數(shù)如電機(jī)定子電阻、電感以及轉(zhuǎn)子磁鏈等對周圍環(huán)境溫度較為敏感,電機(jī)在不同運(yùn)行工況下的發(fā)熱導(dǎo)致該類參數(shù)值會(huì)發(fā)生一定程度上的攝動(dòng),導(dǎo)致電機(jī)本體模型發(fā)生改變。

2、電流振蕩

考慮到傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)的電流內(nèi)環(huán)控制通常基于本體數(shù)學(xué)模型,電機(jī)內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)下的電流內(nèi)環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力會(huì)大打折扣,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使得內(nèi)環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定,發(fā)生電流振蕩現(xiàn)象。另外,整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的理想同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型與實(shí)際數(shù)學(xué)模型存在一定差異,如電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩,還包括一些其他的模型,例如機(jī)械負(fù)載的連接環(huán)節(jié),這些未建模的擾動(dòng)通常容易被忽略,系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能往往不如預(yù)期。

針對直流伺服電機(jī)?系統(tǒng)的兩大控制問題分析,高性能的伺服系統(tǒng)必須解決不確定性擾動(dòng)和機(jī)械諧振問題。基于現(xiàn)實(shí)的需求,要從同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)入手,考慮外部負(fù)載擾動(dòng)和內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)設(shè)計(jì)新型轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)系統(tǒng),以解決伺服系統(tǒng)的不確定性擾動(dòng)問題,提高伺服系統(tǒng)對內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)和外部負(fù)載擾動(dòng)的魯棒性。