D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.0M.026 第21卷第4期 北京科技大学学报 Vol.21 No.4 1999年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1999 基于矢量控制和智能控制的交流 伺服控制系统 解仑王志良 郝青辉李奎张蓬 北京科技大学信息工程学院，北京100083 摘要根据交流伺服电机数学模型和矢量控制理论以及模糊控制理论，实现了以DSP为控制 器、PM为主回路，以模糊控制器为速度环，以矢量控制滞环比较器为电流环的交流伺服系统， 在此基础上，进行了模糊神经网络控制的仿真通过仿真及实验结果，证明了该系统具有一定的 理论意义和实用价值， 关键词模糊神经：矢量控制滞环比较器：数字信号处理器 分类号TM382.42:TM921.541 交流伺服控制是电气传动领域的高新技术， 可将其用于非线性控制中.而且其应用也是有 主要应用于如加工中心、数控机床、机器人等高 效的 精度速领域.近10几年来，各国著名电气公司 相继推出各自的PM交流伺服系列产品，正如 1PM电机矢量控制系统 美国田纳西州大学Bosr BK教授所指出的：PM 采用PM电机矢量控制策略中较简单的一 交流伺服电机在中小容量水平上已与感应电机 种：=0，（将基准旋转坐标系的水平轴选取在 形成了强烈的竞争，本文采用的i=0矢量控制 转子轴线上)则电压方程和转矩方程分别为： 方法，具有控制简单、响应速度快、调节范围宽 ][R+3/2)PL 0 1a.「(32)L,1 等优点，但其模型随着电机温升而变得不精确， 0 R+(3/2)PL]i]11,-(3/2)Lia] 使系统鲁棒性降低，故采用参数自调整模糊控 (1) 制方案，以满足过程响应在不同运行状态下对 其中，R,L为相绕组的电阻、自电感：ε为转子位 参数的不同要求，得到较好的动、静态特性.通 置的电角度：P为微分算子， 过对此系统的实时控制，得到足够的数据，并以 Ma =pLmIig (2) 此为样本，训练所构造出的(FBFE模糊基函数 其中，p电机极对数. 展开)模糊神经网络，通过仿真可以看出，此种 采用交流控制方式使电机实际电流跟踪交 网络可以对任一非线性函数进行全局逼近，即 流给定，其系统结构如图1所示 D/A 电 DSP 逆 TMS320 C25 器 数据总线 位置信号处理器 光码盘 PG 图1PM电机矢量控制系统结构图 1998-06-10收稿解仑男，30岁，博士生，工程师 *国家教委博士点基金资助项目QNo.083950)第 2 1 卷 第4 期 19 9 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e rs i ty o f s e i e n e e a n d Te e h n o l o gy B e lj i n g Vb l 一 2 1 N O 一 4 A u g . 1 9 9 9 基于 矢量控制和智能控制的交流 伺服控制系统 解 仑 王 志 良 郝青辉 李 奎 张 蓬 北京科技大学信息工程学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 根 据交流 伺服 电机 数学 模型 和矢 量控 制理 论 以及模糊 控制 理论 , 实现 了 以 D S P 为控制 器 、 IP M 为主 回路 , 以模糊 控制 器 为速度 环 , 以矢 量控 制滞环 比较 器为 电流环 的交 流伺服 系统 . 在 此基础 上 ,进 行 了模糊 神经 网络控 制 的仿真 . 通过 仿真及 实验 结果 ,证 明 了该系统 具有 一定的 理 论意 义和实用 价值 . 关键词 模糊神经 : 矢量 控制滞 环 比较器 ; 数 字 信号 处理 器 分类号 T M 38 2 . 4 2 : T M 92 1 . 54 1 交流伺服控制是 电气传动领域的高新技术 , 主 要应用于如加工 中心 、 数控机床 、 机器人等高 精度速领域 . 近 10 几年来 , 各 国著名 电气 公司 相 继推 出 各 自的 P M 交流伺服系列产品 . 正 如 美 国田 纳西州 大学 B o sr B K 教授所指出 的 : P M 交 流伺服 电机在 中小容量水平上 已与感应 电机 形成 了强烈 的竞 争 . 本文采用 的i 户 0 矢量控制 方法 , 具 有控 制简单 、 响应速度 快 、 调节范 围宽 等优点 , 但其模型随着 电机温升而变得不精确 , 使 系统鲁棒性 降低 . 故采用参数 自调 整模糊控 制方案 , 以满 足过程 响应在 不同运 行状态下 对 参数 的不 同要求 , 得到较好 的动 、 静态特 性 . 通 过对此系统的实时控制 , 得到足够的数据 , 并 以 此为样本 , 训练所构造 出 的 (F B F E 模糊基 函 数 展 开 ) 模糊神经 网 络 . 通过仿真可 以看 出 , 此种 网 络可 以对任 一 非线性 函 数进行全局 逼近 , 即 可将其 用于 非线性控制 中 . 而且 其应用 也 是 有 效 的 . 1 P M 电机矢量控制系统 采用 P M 电机矢量控 制策略 中较简单 的一 种 : 几” 0 , (将 基准旋转坐标 系的水平轴选取 在 转子轴线上 ) 则 电压 方程 和 转矩方程分别 为: l姚 1 「R+ ( 32/ )P丈 0 1「乙I f (3 2/ )L in l ! l= l _ ! } }+ 召} _ ’ ! l叭j L O R+ ( 3 2/ )PL 」【l’q J LmI rI 一 ( 3 2/ )L id 」 其中 , R , L 为相绕组的 电阻 、 自电感 ; 置 的 电角度 ; 尸为微分算 子 . 从 = PL 二 tI 礼 ( l ) ` 为转子位 ( 2 ) 其中 , p 电机极对数 . 采用交流控制方式使 电机实际 电流跟踪交 流给定 , 其系统结构如 图 1 所 示 . D / A 电 逆 D S P l# 流 变 T M S 3 2 0 控 器 C 2 5 决 簇 “ 制 器 , 尸 - 芝 ic . 口尸 D / A 二 2# 己 ` 月 . t 口 位置信号处理器 图 1 P M 电机 矢皿控制 系统结构 圈 19 98 一 -6 10 收稿 解仑 男 , 30 岁 , 博士 生 , 工程师 * 国家教委博 士点基金 资助项 目伽.0 0 8 3 9 50 ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 04. 026