精準(zhǔn)位置控制：直流伺服電機驅(qū)動下的高性能伺服系統(tǒng)研究與展望,！

引言：伺服系統(tǒng)作為位置隨動系統(tǒng),，要求在控制過程中實現(xiàn)快速、穩(wěn)定,、準(zhǔn)確的位置控制,。傳統(tǒng)的伺服電機在拖動負(fù)載時通常需要齒輪減速裝置,，但由于齒隙的影響,，系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性可能下降,。為了提高精度和穩(wěn)定性，采用了力矩電機,，它具有低轉(zhuǎn)速,、大轉(zhuǎn)矩和高精度的特點，可以滿足高性能伺服系統(tǒng)的要求,。本文介紹了一種基于無刷直流力矩電機驅(qū)動的高性能伺服系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計,，以及相關(guān)實驗結(jié)果。

硬件設(shè)計

1. 基本原理

無刷直流力矩電機伺服系統(tǒng)的原理圖如圖1所示,。系統(tǒng)接收角度位置命令信號,，并與反饋電路的位置信號比較，得到位置偏差信號,。經(jīng)過位置校正和速度環(huán)節(jié)處理,，產(chǎn)生速度偏差信號，通過速度校正環(huán)節(jié)進行運算,，最終通過PWM換相邏輯環(huán)節(jié)控制功率器件的開關(guān)，驅(qū)動電機達到位置控制的目的,。

2. 無刷直流力矩電機

系統(tǒng)中采用的無刷直流力矩電機具有低轉(zhuǎn)速,、大轉(zhuǎn)矩和高精度等特點，滿足高性能伺服系統(tǒng)的需求,。該電機利用光電式位置傳感器進行換相控制,，采用無刷電子換向，提高了系統(tǒng)的可靠性,。

3. 換相邏輯電路和功放電路

換相邏輯電路接收光電式位置傳感器,、PWM控制信號和正/反轉(zhuǎn)信號，經(jīng)整形和綜合后形成觸發(fā)脈沖,，控制功率器件的開關(guān),，形成旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動電機運行,。功放電路采用智能功率集成電路,，利用IGBT開關(guān)器件進行控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,。

軟件設(shè)計

1. 對象模型的建立

由于負(fù)載承受加速度的影響,，系統(tǒng)選擇了力矩電機，并通過優(yōu)化設(shè)計,，在減速器輸出軸與負(fù)載之間設(shè)置精密消隙齒輪系,。系統(tǒng)分為方位和俯仰兩個回路，使用動態(tài)信號分析儀建立對象模型,，將對象近似成一階慣性環(huán)節(jié),。

2. 校正設(shè)計

系統(tǒng)選擇了常規(guī)的超前遲后環(huán)節(jié)進行串聯(lián)校正設(shè)計，通過計算求得速度回路校正環(huán)節(jié),。這樣設(shè)計可以提高系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤性能,。

3. 控制程序流程圖

伺服系統(tǒng)的控制周期為5 ms，通過80386處理器完成控制算法,，實現(xiàn)位置控制和運算,。主程序采用中斷服務(wù)程序的形式，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性,。

實驗結(jié)果

經(jīng)過硬件和軟件的設(shè)計,，實驗成功研制出了無刷直流力矩電機驅(qū)動的高性能伺服系統(tǒng),。測試和實際使用表明，系統(tǒng)達到了預(yù)期的性能指標(biāo),。通過多種濾波技術(shù)和控制算法的應(yīng)用,，系統(tǒng)具有較高的動態(tài)性能和精度。

結(jié)論

本研究成功地實現(xiàn)了無刷直流力矩電機驅(qū)動的高性能伺服系統(tǒng),。通過硬件和軟件的優(yōu)化設(shè)計,，系統(tǒng)在快速性能、穩(wěn)定性和精度方面表現(xiàn)出色,。這種高性能伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,，為提高自動化生產(chǎn)水平，優(yōu)化生產(chǎn)效率,，提供了有效的技術(shù)支持,。