伺服如何仿真（基于PMSM伺服系统的建模与仿真设计）

伺服如何仿真（基于PMSM伺服系统的建模与仿真设计）控制系统仿真模型除了由矢量控制模块、PwM生成模块组成以外，还包含同步电机检测模块、功率开关模块和PlL)调节模块等，其中同步电机检测模块检测出的三相定子电流和电机转速经反馈后，形成电流环和测速环的双闭环控制系统，如图11。2.3 控制系统仿真模型交流永磁同步电机伺服系统仿真结果的准确性和实用性是系统仿真的关键．因此，系统建模的准确性是系统仿真成败的关键．交流永磁同步电机的仿真模型呵以从SIMULINK模块库中直接涮用PMSM模块．对于不同的永磁同步电机，需设置转子磁极对数、定子绕组、磁链等相关参数，对于模拟系统程序算法的各功能子模块可以建立分别的子系统或M函数．对于连续系统仿真的离散化，其伺服系统仿真的准确性依赖于所使用的仿真箅法．因此，我们选择系统离散的龙格库塔算法实现电压型逆变器供电下的永磁同步电机调速系统的仿真，并分析系统闭环后的性能和动态响应。2 系统建模2.1 交流永磁同步电机

【导读】 在分析交流永磁同步电机数学模型的基础上，利用MATLAB/SIMULINK设计出一种基于SVP-WM变频调速系统的新型仿真模型，根据空间矢量箅法的软件设计流程实现控制系统仿真。文中详细介绍了交流同步电机仿真模型和各功能模块模型的设计方法以及在系统仿真过程中的算法没置和连续系统的离散化设计。由仿真结果可见，系统在高、低速情况下都能平稳运行，控制系统具有良好的动、静态控制特性。

运用控制系统模型仿真为设计交流同步电机控制系统提供了有效的手段和工具。也为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。

交流永磁同步电机的特点是用永磁体取代电励磁式电动机转子上的励磁绕组，以省去励磁线圈、滑环和电刷，具有结构简单、体积小、功率高、转矩电流比

高、转动惯量小、易于散热及维护等优点，己成为现代交流伺服控制系统的主流。

交流永磁同步电机伺服系统仿真结果的准确性和实用性是系统仿真的关键．因此，系统建模的准确性是系统仿真成败的关键．交流永磁同步电机的仿真模型呵以从SIMULINK模块库中直接涮用PMSM模块．对于不同的永磁同步电机，需设置转子磁极对数、定子绕组、磁链等相关参数，对于模拟系统程序算法的各功能子模块可以建立分别的子系统或M函数．对于连续系统仿真的离散化，其伺服系统仿真的准确性依赖于所使用的仿真箅法．因此，我们选择系统离散的龙格库塔算法实现电压型逆变器供电下的永磁同步电机调速系统的仿真，并分析系统闭环后的性能和动态响应。

2 系统建模

2.1 交流永磁同步电机建模

2.3 控制系统仿真模型

控制系统仿真模型除了由矢量控制模块、PwM生成模块组成以外，还包含同步电机检测模块、功率开关模块和PlL)调节模块等，其中同步电机检测模块检测出的三相定子电流和电机转速经反馈后，形成电流环和测速环的双闭环控制系统，如图11。

3)从图22，图23驱动波形(v)随时间f(5)变化可以看出，控制系统PwM驱动波形没有受到干扰，但在实际系统中，由于高压功率开关器件的频繁开通和关断，造成功率器件驱动波形在开通和关断瞬间驱动电压蹦升和功率器件导通和关断时序紊乱，如图23。这些都是仿真无法模拟的，因此，需要在实际系统中进行调试。

4)图24为控制系统的力矩(N·m)输出波形随时间￡(s)的变化，其力矩输出波形平稳度很好，但是在实际控制系统中，由于减速机构的|．HJ隙和摩擦的不均匀性会造成负载转矩的脉动，产生力矩非线性，因此，需要在实际控制系统中进行系统参数的调整。

通过对控制系统仿真可以得出控制系统各参数范围，并可以进行程序算法仿真和优化，进行电流和速度补偿，观测控制系统的响应，为实际的电机控制系统设计提供最优算法和系统参数。

4 结论

在分析PMSM数学模型的基础上，设计出一种基于SVPWM的永磁同步电机变频调速系统仿真模型，给出了各子模块的具体设计方案，对仿真系统进行了电流和速度反馈补偿及PID校正，进行了控制系统仿真．由仿真结果可见，系统能够平稳运行，并具有较好的动、静态特性，由此证明基于SVPWM的永磁同步电机变频调速系统仿真模型的正确性和可行性，通过系统仿真即可以极大节约控制系统的开发成本和缩短系统研制周期，也为实际同步电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。