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伺服电机编码器工作原理交流伺服系统前馈控制策略

2020-07-05 09:13分类:伺服系统 阅读:

 

交流伺服系统_cd1-a全数字交流伺服驱动器_全数字交流伺服驱动器

在高性能伺服系统中,前馈控制可用于改善系统的响应特性和跟踪性能. 前馈控制的特征在于它不需要等待受控变量的偏差,而是根据预定指令直接给出. 控制量. 前馈控制系统如下图所示.

在上图所示的交流伺服系统的控制框图中,可以看出,为了实现交流伺服系统的高速定位控制,在以下情况下可以获得快速响应和控制命令的跟踪在速度环和电流环稳定运行的前提下,介绍了速度指令和电流指令的前馈控制交流伺服系统,其中位置环采用P控制,速度环和转矩环采用PI控制,在此基础上,速度回路前馈被引入到转矩回路中

和加速度前馈

,其中a和b分别是加速度前馈系数和速度前馈系统. 在实际系统中,可以通过调整两个系数a和b来更改前馈量. 通过前馈控制器可以将预先计算出的命令直接提供给电流环和速度环,从而大大提高了命令跟踪效果.

前馈控制器通常基于系统模型的求逆获得. 在此,以经典的伺服电机控制示例为例. 不考虑电流回路的内部响应汇川驱动器,位置开环传递函数为:

因此,前馈控制器通常选择为:

交流伺服系统_cd1-a全数字交流伺服驱动器_全数字交流伺服驱动器

此选择的目的是在前馈控制器的作用下使实际位置与给定位置一致. 此时,从给定位置到实际位置的传递函数为:

因此伺服控制器维修,目前没有跟踪错误,这与我们的控制目标一致.

因此,可以看出西门子模块维修,在设计前馈控制器时,我们需要估算系统的旋转惯量和摩擦参数,然后相应地设计控制器.

前馈控制策略实际上是一种预测控制,它通过系统模型估计当前控制器的输出力士乐伺服阀,因此它比PID控制器能够更快地响应系统变化. 与传统的PID控制相比,前馈控制和PID的组合可以加快系统动态响应并减少系统误差.

如果前馈控制中使用的参数与实际系统参数相差不大,则PID控制器只需要很小的作用即可减少系统误差. 因此,将大大减少整个闭环系统的误差.

以下三个图片a,b和c是交流伺服系统位置控制的三种不同控制策略的仿真结果. 图a是传统的PI控制策略,没有引入任何前馈控制. 图b是在传统PI控制的基础上引入的速度前馈项bBs. 图c是在传统PI控制和加速度前馈的基础上引入的速度前馈,形式为aJs ^ 2 + bBs;其中每个图中的黄色曲线是速度环PI调节器的积分输出,红色和浅蓝色曲线分别表示实际位置和给定位置. 蓝色曲线和粉红色曲线分别代表实际速度和给定速度;绿色曲线是总扭矩参考.

图a

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图b

图c

其中,图a是没有速度前馈和转矩前馈的常规PI控制策略. 可以看出,此时,首先,位置环中存在错误. 在获得位置环P调节器之后,便获得了给定速度. 然后,由于给定速度与实际速度之间存在误差,因此速度环通过PI调节器获得了给定扭矩. 如绿色曲线所示. 可以看出,由于速度环是使用PI调节器实现的,因此只能在一段时间后完全跟踪速度,并且实际速度和给定速度之间会有很大的误差.

图b是在传统PI调节器上提高速度前馈后的仿真结果. 可以看出,此时,速度跟踪性能得到了改善电动机转矩,位置跟踪误差也减小了.

图c是基于常规PI调节器将速度前馈和加速度前馈相加后的仿真结果. 可以看出,此时,速度跟踪性能进一步提高,位置跟踪已接近理想情况.

参考:

[1]郝双辉,蔡毅,郑伟峰,等. 关键词: 交流伺服系统,高速定位,前馈控制微型电机,2010交流伺服系统,38(2): 35-37 + 40.

[2]乔治·W·尤金(PE.E.),“当前前馈控制”.

[3] EPOS应用笔记: 前馈版的位置调节2008年5月

[4] Kaiser,David和Parker Compumotor. “伺服运动控制基础. ” Parker Compumotor 11(2001).

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