交流伺服驱动器

左耳

    自从大学毕业以来，我就一直做电机驱动这块，第一份工作是做航模无刷电机驱动器，就是那个电调，用的是AVR的M8做的，第一次接触三相交流电机，虽然是叫直流无刷电机，可实际上是交流永磁同步电机的一种，刚一开始就做无传感器方波控制，也是在这个论坛里找资料看，后来花一个星期的时间调程序，电机终于可以运行了，但是和商业电调还是有差距的，但是是一个好的开始，以后就一直在做电机驱动了，之后进了宁外一家公司，也是做驱动器，不过这个是中压310V的驱动器，这个驱动器虽然是有传感器的方波控制的工业驱动器，但是多了很多其他的东西，需要做双闭环控制，通讯控制，等等，做这个项目让我比较系统的学了下PID控制，和整定PID的参数，虽然大学里也做过PID，但控制对象都是慢速的，比如温度啊什么的，电机这个对象，电流和速度的模型变化都很快，怎么样才能让驱动器驱动电机达到电机可以快速的响应，最后，我拿我们开发的驱动器，和在市场上买的一家**的驱动器对比，性能可以不分上下了，接下来，就开始搞伺服了，找资料，买书，看矢量控制。
    之前一直以为，开发伺服，关键在电流矢量控制这块，其他应该不会有这个难吧，后来实际做的时候才知道，原来伺服的难点不在这。
    和之前一样，咱不管后面的有多难，还是要一步一步来，还好我在大学学的是自动化，也学过矢量控制，但当时都是在学校，不是实际的，后来要做这个，看书看资料，发现其实带编码器的永磁同步电机（永磁伺服电机）的矢量控制根本就不难，那些什么专家写一本几百页的书，到头来，就几个公式是有用的，其实就是理论中的坐标变换和空间矢量调制和PI控制，各个模块之间的变量参数的范围不要弄错，定标定好，而那些什么变换啊什么的，都是查表完成的，我想，大家应该都做过数码管显示吧，查表算三角函数应该没问题吧，剩下的就是乘除法，看各自的功力了，PI调节器就是乘法和乘加，这些矢量变换中有个角度的变量，这个变量的意思是转子磁极的绝对空间位置，是磁极的绝对位置，而同步电机的磁极位置和转子的机械位置是同步的，所以这个变量，我们可以很容易的从编码器得到，而异步电机就不一样了，异步电机有个转差率S，S的范围是0 到 1 ，不能等于0，也不能等于1，我开发伺服用的编码器是脉冲式的混合式增量编码器，就是那种有U，V，W，磁极信号 和 A，B，Z，位置信号的这种，估计大家都见过，U V W信号和直流无刷的霍尔信号是一样的，伺服电机用U，V，W，信号也可以用方波驱动起来，后面的ABZ信号就是可以知道更加细的角度信息，因为空间矢量调制需要一个比较精细的角度信号才能完成，ABZ就发挥作用了，ABZ的位置信号在位置环时提供位置反馈，其实UVW信号只在电机刚上电的时候用了一下而已，其他时间都作用不大。
    我们做伺服都是一个闭环的控制，闭环控制需要一个反馈，控制的精度和反馈的精度有直接关系，控制环路的响应速度和反馈的频率有直接关系，反馈信息的采样是伺服中的一个难点，编码器脉冲的采样，其实脉冲采样，肯定大家都会说单位时间测脉冲数，或者脉冲的时间间隔，对，是这么做的，但是有你多长时间里算脉冲，时间取多长呢，精度能到多少，采样频率多少呢，脉冲时间间隔，电机低速的时候，间隔很长，采样频率很低，
    解决了反馈信息，给定怎么给，直接给，给定有突变，那直接这样直接给，肯定是不行 的，这样电机会振动死，功率大点，电机会跳起来。控制PI，参数整定，控制环结构，等等问题，我当时做啊，怎么这么多吊问题需要弄，其实我刚开始弄也是直接给定，电机一冲一冲的，很吵很不平静，电机控制也算是运动控制吧，当然也会符合牛顿定律，位置突变需要一个无穷大的速度，速度突变的时候需要无穷的力矩，电机的力矩是电流产生的，无穷大的电流，这怎么行，不行，位置要平滑的变化，我可以把我的伺服的硬件跟大家分享，需要的可以加QQ：438978986，有一个视频，我上传到网上去了，大家可以看下，网址加我，发链接给大家。我用2500线的编码器，4倍频，电机转一圈需要10000个脉冲，最高500KHz 对应电机3000rpm。