位置伺服控制系统的数学模型

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：位置伺服控制系统必有位置检测和位置控制器，位置控制器输出用于控制电动机，对于电动机又有转速开环和闭环控制，因此对于直流位置伺服控制系统，基本结构有：1）位置环+电枢调压调速。在各种位置闭环伺服控制系统中位置环是共有的，位置环内包含了电动机转速调节系统的等效传递函数和减速器和传动机构的传递函数，如图7.14所示。位置单闭环控制频带宽，响应快，一般用在小功率伺服系统中。

位置伺服控制系统必有位置检测和位置控制器，位置控制器输出用于控制电动机，对于电动机又有转速开环和闭环控制，因此对于直流位置伺服控制系统，基本结构有：

1）位置环+电枢调压调速。

2）位置环+转速环的双闭环控制。

3）位置环+转速环+电流环的三环控制。

对于交流伺服系统，基本结构有：

1）位置环+VVVF转速开环控制。

2）位置环+转速环的矢量控制。

3）位置环+转速环的直接转矩控制。

在各种位置闭环伺服控制系统中位置环是共有的，位置环内包含了电动机转速调节系统的等效传递函数和减速器和传动机构的传递函数，如图7.14所示。位置单闭环控制频带宽，响应快，一般用在小功率伺服系统中。包含转速和电流内环的伺服控制系统动态性能较好，并且有电流和转矩限制，安全可靠性高，一般使用在中、大功率伺服系统。

图7.14 伺服控制系统动态结构图

如果电动机转速控制内环以等效传递函数表示，则位置环的动态结构图如图7.14所示，位置环前向通道上减速器的传递函数是一个积分环节[见式（7.2）]，因此位置控制器常用PID调节器，以调节器的微分作用对消减速器的积分，以降低方程阶次，提高系统的稳定性。电动机速度控制本身也是一个多环系统，在系统设计时可以本着从内环到外环的原则，逐次简化，按照控制理论的系统校正或第1章中介绍的工程设计方法进行设计，系统仿真也是位置控制器参数设计的重要方法。

位置伺服控制系统的数学模型

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