基于零极点配置的伺服控制器设计(4)

　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　

可见,根据闭环系统性能的要求合理配置输入前馈函数D1(z)的零点,可使系统有满意的跟踪性能及稳态精度。

设由性能指标要求,将零点配置在z=z1

处,则

B1(z)=z-z1则有其中

{M=

δ)L

=-B1(FNLFF=F-GL-KC

-1

0　图4　参考输入为阶跃函数　图5　参考输入为正弦函数

时的仿真曲线时的仿真曲线

(12)(13)

δ

2)根据静态增益选择N。由闭环系统静态增益

的要求来确定N,对于跟踪系统,输入稳态无误差,即满足:lim(→1

调试,所示。仿真及,

,系统无超调,有较好的动态和静态跟踪性能。

式(13)可得H(z),1,G(1=,则可求得

-1N=-1Cc(I-Fc)M+1

(14)

　图6　参考输入为阶跃函数　图7　参考输入为正弦函数

时的实际试验波形时的实际试验波形

由式(9)、式(10)、式(12)可求得M、前馈控制

的传递函数D1(z)和反馈控制的传递函数D2(z)。

4　仿真与实验结果

如图3所示,在Matlab Simulink环境下搭建仿真模型,将基于零极点配置控制器应用在无刷直流电机伺服系统中进行仿真。系统参数为:电机额定电压Ud=24V,空载转速n0=5900r min,定子相绕组电阻Rs=0.658,转动惯量J=0.085

2

kg m,定子相间电感Ld=0.34mH,转矩常数

5　结论

采用基于零极点配置的伺服系统控制器,通过合理选择零极点位置,可以使闭环系统既具有较高的增益来减小静态误差,又可以使系统具有满意的极点位置而稳定工作,有效地解决了静态与动态之间的矛盾,同时使系统具有较好的起动性能和较强的抗干扰能力。

参考文献

1　孙增祈.计算机控制理论及应用[M].北京:清华大

Km=38.2mN m A。考虑到实际系统中电源电

压为24V,故在控制量后加了限幅环节,系统仿真框图如图3所示。图4、图5分别为参考输入为阶跃函数和正弦函数时的仿真曲线

。可以看出,无刷直流电机伺服系统在阶跃输入下有很快的响应速度,在正弦输入下有较强的位置跟踪能力。

学出版社,1992

2　薛定宇.反馈控制系统与设计-MATLAB语言应用

[M].北京:清华大学出版社,2004

3　PillyP,KrishmanR.Modeling,SimulationandAn2alysisofPermanent2magnetMotorDrive.Part :.onIn2TheBrushlessDCMotorDrive.IEEETrans

～279dustryApplication,1989,25(2):274

收稿日期:2005203203

图

3

　Matlab Simulink系统仿真框图

修改稿日期:2005209218

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