基于宏/微驱动模式的双电机控制系统仿真研究(2)
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
伺服系统，是指能够跟随给定的信号变化而变化的控制系统，也称为随动系统，是自动控制系统的一个重要分支。随着现代科技技术的不断发展，伺服系统的应用遍及社会生产的各个领域，极大提高了劳动生产率和产品品质，促进了现代工业和农业的巨大进步，得到了广泛的应用。
从20世纪50年代到80年代，伺服系统的驱动方式从步进电机的直接驱动发展到直流电机的高性能控制，控制电路得以简化，性能提高，调速能力显著增强，随之应用也得以推广。20世纪80年代至今，铷铁硼永磁材料技术向着高磁能积、高矫顽力、价格低廉的方向发展，驱动技术也不断趋于成熟，渐渐地，交流永磁同步电机被运用于生产生活，它以较高的调速范围，优良的控制性能满足并服务于现代新兴的高性能伺服系统。
然而，随着工业科技的不断发展，伺服系统控制精度的要求不断提高，传统单级驱动系统已然不能够满足社会发展的需求，双级驱动系统就是在单机驱动平台的模式上发展演变而来，利用两台电机进行驱动控制，在控制性能方面都得到很大的提高和改善。
1.1 选题背景及意义
针对伺服系统的广泛应用和飞速发展，单驱动伺服系统已经无法满足响应速度以及控制精度等多方面的指标要求，双极驱动方式应运而生，本课题进行了宏微双电机驱动控制的研究，粗通道平台实现大负载伺服系统的高速运行，精通道平台实现部分核心负载的高精度调节，从而达到在大范围运动行程的前提下实现整个系统误差减小的目的。
宏微双驱动的双电机控制模型由传统单级系统发展而来，由两部分电机协调组合而成，其中的粗通道平台作为第一级驱动系统，主要负责大行程、低精度的控制任务，调节范围比较广泛，作为两级结构的基础；同时，设计精通道平台作为整体模型的第二级驱动系统，利用压电陶瓷作为驱动器，直驱电机作为执行器，对粗通道平台不可避免的误差进行了有效的调节和补偿，使得整个系统的控制性能和精度得以提高。在两个平台的连接方面采用串联的连接方式，同时在两个系统之间加上协调控制模块，这样能够使两个不同电机在功能上得以互补，灵活有效的执行控制任务，最终成为控制性能良好的伺服电机控制系统。
而在伺服系统控制方式的选择中,PID控制成为最普遍适用的。这是因为PID控制器结构简单、实现方便，又具有非常良好的控制效果。据统计,在目前的控制系统中,PID控制占了绝大多数，在工业生产中更是得到了广泛的运用。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 两级驱动伺服系统
1.2.2 智能控制算法研究现状
1.3 本文所做的工作及章节安排
本文章节安排如下：
第1章：介绍了本文课题选取背景和意义，从社会应用层面分别阐述了双电机驱动模型以及PID控制算法的发展演变方向，针对进一步理解消化本课题有着积极作用。
第2章：阐述了双电机驱动模型的设计思路，根据两级平台的异同，为粗通道平台和精通道平台的各部分元件选取提供了依据。又详细介绍了建模过程中使用的矢量控制技术，以及其矢量坐标等效转化的具体算法。
第3章：依据上一章节的矢量控制原理，设计出两闭环控制结构的搭建思路。再根据压电陶瓷控制器的理论传涵，开始设计模型中的各组成部分，包括信号源发生器、坐标转换模块、SVPWM模块、PMSM本体以及逆变器和测量模块等部分，具体设计后，再通过组合思路搭建出粗通道平台和精通道平台的仿真模块，串联方式连接，再根据位置反馈，最终搭建出三闭环式的两级驱动模型。