基于matlab/simulink的双电机速度跟踪伺服系统仿真,基于Matlab_Simulink的伺服系统仿真...

伺服控制仿真

90 2007年12月第4卷第4期长江大学学报(自科版)理工卷

JournalofYangtzeUniversity(NatSciEdit)Sci&EngV　Dec12007,Vol14No1

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基于Matlab/Simulink的伺服系统仿真

韩　皓,申祖武　(武汉理工大学机电学院,湖北武汉430070)

[摘要]在Matlab/Simulink环境下,设计和组合了交流同步伺服电机、dq坐标系向abc坐标系转换、三相电源逆变器、位置调节器、速度调节器和电流调节器各模块,并在此基础上构建了交流同步伺服系统的位置、速度和电流3闭环仿真模型。仿真结果证明了该控制方法的有效性,为交流同步伺服系统的设计提供了理论依据。

[关键词]交流同步伺服电机;模块;仿真;闭环

[中图分类号]TP39119[文献标识码]A[]2042N090203

,域。,使用Matlab/Simulink[1];郝军等在Simulink环境下对异步电2],表明Simulink可作为电机仿真中的一种方便、快捷、有效的工具;刘永飘等在Simulink下设计永磁交流伺服系统的仿真模型并进行了仿真研究[3],验证了该仿真模型的有效性;杨平等在Matlab/Simulink环境下构建了永磁同步电机控制系统的速度和电流双闭环仿真模型,并进行了仿真研究[4]。笔者论述了永磁同步电机伺服系统的设计,给出了电流、速度和位置等调节器的设计方法,根据坐标变换公式设计了坐标变换模块,根据脉宽调制(PWM)的原理以及要求设计了逆变器模块,提高了系统的控制性能。

1　交流电机的数学模型

三相交流电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。根据定、转子电压方程和磁链方程,电机的运动方程和转矩方程以及一般假定,交流电机数学模型的微分方程如下[5,6]:

ωTω=(1)　　U=Ri+L+i　　npii=TL+　　dt525npdtdt

式中,U为电枢电压;i为电枢电流;R为电枢绕组电阻;L为电枢电感;TL为负载转矩;ω为转速;np为电机极对数;J为转动惯量;θ为角位移。

2　基于Matlab的交流伺服模型

在Matlab/Simulink环境下,利用PSB模块库,在分析永磁同步电机的数学模型的基础上,建立了交流伺服系统仿真模型,系统的整体控制框图如图1所示。系统采用3闭环控制的方法,包括位置环、速度环和电流环。采用这种3闭环的控制方法,可以使系统的控制性能更加优异

。

图1　系统整体控制框图

[收稿日期]2007208228

[作者简介]韩皓(19822),男,2004年大学毕业,硕士生,现主要从事自动控制与仿真方面的研究工作。