開關磁阻電動機二維伺服系統的研究與實現
俞普德，陳昊，邱 亮
（中國礦業大學信息與電氣工程學院，江蘇徐州22008）
摘要：介紹了雙開關磁阻伺服電動機并聯傳動系統的組成及二維伺服原理，根據設計目標給出了一個開關磁阻電動機位置伺服的模糊控制策略，并對樣機系統進行了試驗研究。試驗結果表明，該控制策略不但可行，而且運行效果良好。
關鍵詞：開關磁阻電動機；二維伺服；模糊控制
中國分類號：tm 352文獻標識碼：a文章編號：1673-6540(2010)04-0017-04
0 引 言
開關磁阻電機( srm)二維伺服系統，就是用兩臺srm分別在蓋軸方向和l，軸方向作伺服運動，而這兩臺電機同時驅動同一個對象，使被控對象在x-y平面上作任意曲線運動。srm的高度非線性及變結構、變參數的特性，使其在伺服領域的實際應用中受到限制，采用傳統的pid控制已經不能從根本上解決非線性問題。基于模糊控制不需要被控系統精確的數學模剄，本文采用該控制策略來實現二維伺服運動。
1 系統組成
本試驗所用的srm二維伺服系統，包括兩臺三相12/8結構的srm，兩個三相雙開關式功率變換器，兩個控制器及一個上位機。本系統中，置軸方向控制器為tms320f28335浮點系列數字信號處理器( dsp)，y軸方向控制器為tms320f2812定點系列dsp。srm二維伺服系統示意圖如圖l所示。
整個二維伺服系統分為x、y軸方向兩個系統，其中x軸方向控制器作為主控制器，y軸方向控制器作為從控制器。每個系統都有獨立的硬件系統，包括：控制器( dsp)、功率變換器及相應驅動電路、硬件保護電路、電流和位置檢測器等。只要在兩個控制器中進行相應的設囂，即可進行二維伺服系統的運行。
整個二維伺服系統運行時，x，y軸方向控制器運行如下：x軸方向控制器方面，dsp接收上位機的二維坐標后，根據相臆的算法進行驅動電壓的分配，然后將y軸坐標及分配的電壓值傳給y軸方向控制器，接收到從y軸方向控制器返回確認信息后起動二維伺服系統，并將當前運行狀態及時發送給上位機；y軸方向控制器方面，r軸方向控制器接收到y軸坐標和驅動電壓值后運行l，軸伺服系統，并向x軸控制器發送確認信息，接收到主機發送的起動信號后起動從機，并將運行狀態及時反饋給主dsp，從而實現雙系統的協作運行。
本系統不僅要求主控制器給從控制發送y軸坐標，同時也要接受從控制器的當前運行情況。因此，兩個系統之間的信息必須采用雙向傳遞。為滿足通信要求，系統采用多通道緩沖串行口( mcbsp)實現通信，兩著的引腳連接如圖2所示。
其中，mcbsp主機發送數據為兩級緩沖，從機接受數據為三級緩沖。
2控制策略
系統實現目標是二維伺服，設計目標就是在各種位置給定情況下最快到達給定位置。針對srm的高度非線性及變結構、變參數的特性，本系統采用模糊控制策略來實現二維伺服控制。
互軸方向采用常規的加速度控制策略，因為要綜合考慮x、y軸方向給定不同時，如何最快到達給定目標（****情況下同時到達），所以要對y軸方向進行相應的伺服控制。
y軸的伺服過程分加速、模糊控制和制動三個階段。制動過程中為防止過制動導致反向運行，當速度降到某個值ωd后，撇去所加激勵，讓電機靠一展性減速，當轉子位置達到指令角位最后實現準確停車，整個伺服過程角速度變化曲線示意圖如圖3(a)所示。伺服給定位置較小的情況下，整個運行階段只分為起動階段和制動階段，如圖3(b)所示。
圖3(a)中：i為起動階段；ⅱ為運行階段（模糊控制）；ⅲ為反向制動階段；ⅳ為慣性運行階段。圖3(b)中：i為起動階段；ⅱ為反向制動階段；ⅳ為慣性運行階段 |
