數控機床、工業機器人、航空航天等,同步電機因具有機械結構簡易、功率密度高、轉矩平穩和運行可靠性高等優點,逐步成為中小功率等級高性能直流伺服領域驅動電機的佳選。伺服系統的外部負載存在不確定性的擾動,例如,工業機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?的工作質量繼和以下兩個因素有很大關系。

1、攝動

首先,同步電機本體系統為一個非線性、多變量強耦合的系統,雖然通過矢量解耦控制能夠將其當成直流電機控制,然而其仍然存在交直軸間的電流耦合,在電機外部負載突變和大負載工況下,該耦合項會降低系統解耦控制性能,影響系統穩定性,進一步降低伺服系統的動態響應性能;其次,同步電機本體的機械參數如電機定子電阻、電感以及轉子磁鏈等對周圍環境溫度較為敏感,電機在不同運行工況下的發熱導致該類參數值會發生一定程度上的攝動,導致電機本體模型發生改變。

2、電流振蕩

考慮到傳統伺服系統的電流內環控制通常基于本體數學模型,電機內部參數攝動下的電流內環動態響應能力會大打折扣,嚴重時會使得內環系統不穩定,發生電流振蕩現象。另外,整個伺服控制系統的理想同步電機數學模型與實際數學模型存在一定差異,如電機的齒槽轉矩,還包括一些其他的模型,例如機械負載的連接環節,這些未建模的擾動通常容易被忽略,系統的動態響應性能往往不如預期。

針對直流伺服電機?系統的兩大控制問題分析,高性能的伺服系統必須解決不確定性擾動和機械諧振問題。基于現實的需求,要從同步電機伺服系統的轉速環和電流環入手,考慮外部負載擾動和內部參數攝動設計新型轉速環和電流環系統,以解決伺服系統的不確定性擾動問題,提高伺服系統對內部參數攝動和外部負載擾動的魯棒性。