AC 서보 모터 구동 제어 전략
영구 자석 동기 모터로 대표되는 AC 서보 모터 모델은 강력하게 결합 된 시간 변화 비선형 시스템입니다. 제어 전략은 복잡하므로 AC 서보 시스템의 성능은 AC 서보 시스템이 채택한 제어 전략과 직접 관련이 있습니다. 탁월한 제어 전략은 하드웨어 설계의 부족을 보완 할뿐만 아니라 시스템 성능을 향상시킵니다. 제어 전략은 AC 서보에서 중요한 역할을합니다. 고성능 AC 서보 시스템의 제어 전략 요구 사항은 다음과 같이 요약 할 수 있습니다. 시스템이 빠른 동적 응답과 높은 동적 및 정적 정밀도를 가질뿐만 아니라 시스템이 매개 변수 변경 및 방해에 민감하지 않습니다.
대표적인 영구 자석 동기 모터의 제어 전략은 속도 개방 루프 일정 전압비 (u / f = 상수) 제어, 고전 pid 제어, 필드 지향 제어 (벡터 제어) 및 직접 토크 . 제어, 슬라이딩 모드 가변 구조 제어, 적응 제어, 비선형 피드백 선형화 이론 등은 현대 제어 전략 및 퍼지 제어 및 신경 네트워크 제어로 대표되는 지능 제어를 나타냅니다.
전통적인 제어 전략
(1) 일정 전압 비율 제어
고정자 전압 강하 보상을 사용하는 정전압 주파수 비율 제어는 동기 모터의 에어 갭 플럭스가 일정하고 조정 주파수가 모터의 회전 속도를 동 기적으로 변경하도록 부여되도록합니다. 이 제어 전략은 모터의 에어 갭 플럭스만을 제어하고 토크를 조정할 수없고 로터 발진 및 이탈과 같은 문제가 발생하기 쉬운 개방 루프 제어입니다. 동시에 정전압 주파수 비율 제어는 모터의 정상 상태 모델을 기반으로하므로 동적 제어 성능이 높지 않으며 고성능 요구 사항이있는 서보 드라이브 제어 상황에는 적합하지 않습니다.
좋은 동적 성능을 달성하기 위해서는 모터의 역학 수학 모델을 기반으로해야합니다. 교류 영구 자석 동기 모터의 역학 수학 모델은 비선형적이고 강하게 결합 된, 시간에 따라 변하는 다 변수 시스템입니다. 우수한 제어 성능을 얻으려면 각속도와 전류의 제어를 분리해야합니다 즉 벡터 제어 기술이 필요합니다.
(2) 클래식 PID 제어
pid 컨트롤러는 비례, 적분 및 미분 함수를 사용하여 제어 오류를 계산하여 제어 된 개체를 제어합니다. PID 컨트롤러는 현재 가장 널리 사용되는 레귤레이터입니다. 그것은 간단한 구조, 좋은 안정성, 신뢰할 수있는 작동 및 편리한 조정의 장점이 있습니다. 그것은 항상 산업 제어의 주요 기술 중 하나였으며 대부분의 서보 제어 어플리케이션을 만족시킬 수 있습니다.
그러나 고전적인 AC 서보 동기 모터의 3 루프 PID 제어 모드에는 여전히 문제가 있습니다. 예를 들어, 레귤레이터 매개 변수의 조정은 번거롭고 오류가 커서 시스템 모델 및 매개 변수에 대한 의존성이 강합니다. 고정밀 애플리케이션의 경우 시스템 요구 사항을 충족하기가 매우 어렵습니다.
(3) 자기장 방위 제어 (id = 0)
벡터 제어는 제어 대상의 정확한 수학 모델을 기반으로하므로 외부의 거시적 인 정상 상태 제어와 모터 내부의 전자기 프로세스의 과도 제어로 AC 모터 제어가 제어됩니다. 벡터 제어는 AC 모터 내부의 복소 커플 링의 비선형 변수를 상대 좌표계가 좌표 변환을 통해 고정 된 DC 변수 (전류, 자속 연결, 전압 등)로 변환하고 대략적인 디커플링 제어를 실현하며 구속 조건을 찾습니다 조건을 얻는 조건 목표의 최적 제어 전략, id = 0 제어는 벡터 제어의 특정 제어 전략입니다. 영구 자석 동기 모터 교차 축 전류 디커플링은 회 전자 좌표계에서 실현됩니다. id 및 iq 이중 전류 폐 루프가 존재하기 때문에 모터가 만들어집니다. iq 전류는 모터 전자기 토크 제어를 실현하기 위해 시스템 토크 기준 (te = ktiq, kt는 모터 토크 계수)을 동적으로 따른다. 이 제어 전략은 모터 시스템이보다 우수한 출력 토크 선형성 및 최대 선형 토크를 가질 수있게합니다. 동시에 모든 전류가 전자기 토크를 발생시키는 데 사용되므로 모터 과부하 기능을 완전히 활용하여 모터의 시동 및 제동 속도를 향상시킬 수 있으며 모터는 우수한 시동 및 제동 성능을 발휘합니다.
벡터 제어 기술은 20 년 넘게 연구와 완성을 경험했으며 속도 제어 시스템의 성능은 뛰어납니다. 저속 (일정 토크 제어 모드) 또는 고속 (정 전력 제어 모드) 중 어느 것이 든 간섭 방지 특성 제동 특성과 정상 속도 특성은 DC 속도 제어 시스템을 충족하거나 능가합니다. 그러나 벡터 제어 모델과 알고리즘은 더 복잡합니다. 구현시 좌표 변환을 수행해야합니다. 직접 및 교차 축에서 모터 시스템의 전압 및 전류의 완벽한 분리를 보장하는 것은 어렵습니다. 이는 모터 시스템의 동적 및 효율성에 영향을 미칩니다.
