基于零极点配置的伺服控制器设计

　电气传动　2006年　第36卷　第1期基于零极点配置的伺服控制器设计　

基于零极点配置的伺服控制器设计

曹菁1,2　朱纪洪1

1.清华大学　2.江苏信息职业技术学院

Ξ

　　摘要:结合计算机控制技术和现代控制理论,,建立了稀土永磁无刷直流电机位置伺服系统的数学模型,,并采用

Matlab Simulink软件对伺服系统进行仿真,。,该控制器

模型可改善系统的跟踪性能。

关键词:ofControllerBasedonPole-zeroPlacement

CaoJing　ZhuJihong

Abstract:Combiningthetechnologyofcomputercontrolandthemoderncontroltheory,designtheoryandmethodofpole2zeroplacementcontrollerisintroduced.ThemathematicalmodelofREPMbrushlessDCmotorpositionservosystemisbuilt,thenacontrollerisdesignedbasedonthepole2zeroplacementmethodwithstate2space,andsimulationisdoneundertheMatlab Simulinkenvironment,atlast,thesystemtestisrealizedontheexperimentsystem.Thesimulationandexperimentalresultsshowthatthecontrollermodelcanimprovetrackperformanceofthesystem.

Keywords:brushlessDCmotor　servosystem　statefeedback　poleplacement

1　引言

近年来,由于稀土永磁无刷直流电机(BLD2

重量轻、控制结构简单、输出转CM)具有体积小、

矩大、可靠性高等优点,在航空航天、机器人、精密仪器仪表等对控制精度要求较高的领域得到了广泛应用。

从线性定常系统运动的分析中可知,

系统的稳定性和动态性能(如过渡过程中的超调量、过渡过程时间等)主要由系统极点的位置所决定,把闭环系统的极点配置到所希望的位置上,实际上等价于使综合得到的系统的动态性能达到期望的要求。输出反馈虽然在工程上较易实现,但由于输出往往不包含描述过程的全部状态,所以只能在小范围内改变极点的位置,不能任意地配置系统的全部极点。状态反馈是在输出反馈的基础上发展起来的,利用状态观测器可以对不能直接测量到的那些状态进行估计,采用状态反馈可以将系统

的全部极点配置在z平面期望位置上,从而可以达到改善系统性能的目的;同时,合理选择零点的位置,也可改善系统的跟踪性能,合适地配置闭环系统极点和零点的位置,才能使控制系统满足动态性能要求。

文中结合计算机技术和现代控制理论,设计了一种基于零极点配置的控制器,用于稀土永磁无刷直流电机位置伺服控制系统,该控制器结构简单,控制精度高,具有实用价值。

2　BLDCM位置伺服系统数学模型

的建立

　　以二相导通星形三相6状态为例,分析无刷电动机的数学模型。假设电机具有以下几种情况:

1)磁路不饱和,忽略磁滞、涡流损耗的影响,忽略高次空间磁势谐波的影响;

2)三相绕组完全对称,气隙磁场为方波,定子电流、转子磁场分布皆对称;

Ξ国家863高技术发展项目(2003AA755023)

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