眾所周知,伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動裝置和驅(qū)動元件組成,高性能的伺服系統(tǒng)還有檢測裝置,用來反饋實際的輸出狀態(tài)。
舒所長介紹,在交流伺服系統(tǒng)中,電動機的類型有永磁同步交流伺服電機(PMSM)和感應(yīng)異步交流伺服電機(IM),其中永磁同步電機具備十分優(yōu)良的低速性能,可以實現(xiàn)弱磁高速控制,具有調(diào)速范圍寬廣、動態(tài)特性和效率高的優(yōu)點,已經(jīng)發(fā)展成為伺服系統(tǒng)的主流之選。而異步伺服電機雖然結(jié)構(gòu)堅固、價格低廉,但在特性與效率上與永磁同步電機存在差距,只在大功率場合得到重視。
隨著交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸拓寬,其性能的評價標準也得到廣泛關(guān)注。舒所長將性能指標大致分為調(diào)速范圍、定位精度、穩(wěn)速精度、動態(tài)響應(yīng)和運行穩(wěn)定性等方面,同時他對這幾個指標分別做了詳細說明,他解釋道:“低檔的伺服系統(tǒng)調(diào)速范圍在1:1000以上,一般的在1:5000~1:10000,高性能的可以達到1:100000以上;定位精度一般都要達到±1個脈沖,尤其是低速下的穩(wěn)速精度。比如給定1rpm時,一般的在±0.1rpm以內(nèi),高性能的可以達到±0.01rpm以內(nèi);動態(tài)響應(yīng)方面,通常衡量的指標是系統(tǒng)最高響應(yīng)頻率,即給定最高頻率的正弦速度指令,系統(tǒng)輸出速度波形的相位滯后不超過90度或者幅值不小于50%。進口三菱伺服電機MR-J3系列的響應(yīng)頻率高達900Hz,而國內(nèi)主流產(chǎn)品的頻率在200~500Hz;運行穩(wěn)定性主要是指系統(tǒng)在電壓波動、負載波動、電機參數(shù)變化、上位控制器輸出特性變化、電磁干擾,以及其他特殊運行條件下,維持穩(wěn)定運行并保證一定的性能指標的能力。這方面國產(chǎn)產(chǎn)品與世界先進產(chǎn)品相比差距較大。”
同時,舒所長從控制策略方面對伺服系統(tǒng)性能進行了進一步闡釋,他介紹,基于電機穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的電壓頻率控制方法和開環(huán)磁通軌跡控制方法都難以達到良好的伺服特性,目前普遍應(yīng)用的是基于永磁電機動態(tài)解耦數(shù)學(xué)模型的矢量控制方法,這是現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的核心控制方法。他強調(diào)說:“雖然人們?yōu)榱诉M一步提高控制特性和穩(wěn)定性,提出了反饋線性化控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制等理論,還有不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制方法,但是大多在矢量控制的基礎(chǔ)上附加應(yīng)用這些控制方法。”










