現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)分析與設(shè)計

現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)分析與設(shè)計第一章交流伺服系統(tǒng)概述提出問題1：如何認(rèn)識交流伺服系統(tǒng)？應(yīng)用特點(diǎn)：運(yùn)動變量控制，“承上（接收控制器命令）啟下（驅(qū)動機(jī)構(gòu)）應(yīng)用要求：高速高響應(yīng)，高精度伺服系統(tǒng)基本概念和主要應(yīng)用基本概念：變頻控制系統(tǒng)：壓頻變換建立電機(jī)的合適工作方式和工作點(diǎn)調(diào)速系統(tǒng)：寬調(diào)速范圍和穩(wěn)速精度伺服系統(tǒng)：定位精度、跟隨精度和跟隨速度，關(guān)注機(jī)構(gòu)的最終控制性能主要應(yīng)用：數(shù)控機(jī)床、輕工自動化系統(tǒng)、半導(dǎo)體加工設(shè)備、機(jī)器人、武器裝備伺服系統(tǒng)的基本應(yīng)用結(jié)構(gòu)形式提出問題2：交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)是什么樣的？各有什么樣的特點(diǎn)？伺服系統(tǒng)是如何接受信息？如何處理信息？如何對信息進(jìn)行反應(yīng)的？作出正確的反應(yīng)關(guān)鍵問題有那些？開環(huán)伺服系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)形式全閉環(huán)伺服系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)形式混合閉環(huán)伺服系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)形式控制器＋伺服驅(qū)動系統(tǒng)＋機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)用要求：控制信號的處理（接口類型選擇），機(jī)械負(fù)載特性的建模計算（設(shè)計選型、系統(tǒng)調(diào)整）控制形式：轉(zhuǎn)矩/電流、速度、位置第三節(jié)伺服系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)提出問題3：伺服系統(tǒng)的信息傳遞通道是怎么樣構(gòu)建的？為什么要如此設(shè)計？ 結(jié)合伺服系統(tǒng)諸多特點(diǎn)和要求，如何分析和構(gòu)建伺服系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？它的物理結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)是什么樣的？在指標(biāo)上如何定義才能反映應(yīng)用的要求和性能的要求外部接口：與控制器的接口，（1）＋/-10V模擬接口實現(xiàn)速度或轉(zhuǎn)矩控制（2）脈沖接口實現(xiàn)位置控制 （3）網(wǎng)絡(luò)通訊接口，全面的診斷、控制、協(xié)調(diào)功能（4）邏輯功能接口實現(xiàn)輔助邏輯控制或組合工藝控制 與伺服電機(jī)的接口：（1）提供電機(jī)動力電源，PWM電壓（2）位置反饋接口，檢測位置或速度反饋信息基本組成：硬件角度：功率回路，電源回路，控制回路控制結(jié)構(gòu)角度：軌跡/位置控制＋速度控制＋轉(zhuǎn)矩控制實現(xiàn)運(yùn)動控制或伺服控制基本組成結(jié)構(gòu)：全硬件伺服系統(tǒng)（集成電路或ASIC/FPGA）全數(shù)字半軟件伺服系統(tǒng)（CPU＋ASIC/FPGA）全數(shù)字軟件伺服系統(tǒng)（DSP/MCU）性能指標(biāo)：精度、快速性、穩(wěn)定性技術(shù)要求：基礎(chǔ)可適用性、可靠性、環(huán)境、體積、經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)性能指標(biāo)要求：穩(wěn)態(tài)跟蹤精度、定位精度、最高頻率、瞬時最大電流和額定電流、速度變動率、轉(zhuǎn)速不均勻度；系統(tǒng)控制特性指標(biāo)要求：穩(wěn)定性、時頻域特性、魯棒性第四節(jié)伺服系統(tǒng)的知識背景和發(fā)展趨勢提出問題4：伺服系統(tǒng)的專業(yè)知識背景和發(fā)展的趨勢？知識基礎(chǔ)：電學(xué)：電子、電路、電氣磁學(xué)：電機(jī)力學(xué)：機(jī)構(gòu)建模自動控制：控制器算法設(shè)計計算機(jī)軟件：編程發(fā)展趨勢：高速化（帶寬增加）高精度化（處理信息更精確）網(wǎng)絡(luò)化（診斷、互換性、開放性）綠色化（功率因數(shù)、電磁干擾）大容量化（高效節(jié)能）小型微細(xì)化（應(yīng)用領(lǐng)域高擴(kuò)散性）主流廠商：美國：A－B，PacificScience，Danaher日本：三菱、安川、松下、FANUC歐洲：西門子、Indramat、CT國內(nèi)：廣州數(shù)控、華中數(shù)控、邁信、埃斯頓、南京高士達(dá)第二章現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)的基本特征提出問題5：現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和基本控制原理是什么樣的？如何結(jié)合實際應(yīng)用的要求認(rèn)識和解決其基本控制實現(xiàn)問題？高性能的交流伺服電動機(jī)提出問題6：控制對象的特征認(rèn)識：伺服電動機(jī)的基本特點(diǎn)？伺服電機(jī)有那些種類？各有什么特點(diǎn)？基礎(chǔ)控制問題是什么？控制關(guān)鍵是什么？如何高速精確地實現(xiàn)電機(jī)的控制？伺服電機(jī)的基本特點(diǎn)：體積小、重量輕、大轉(zhuǎn)矩輸出能力較低的慣量良好的控制性能以及發(fā)電制動能力轉(zhuǎn)矩脈動小主要分類：（1）直流伺服電機(jī)：依據(jù)電樞結(jié)構(gòu)不同可分為多種，有杯型空心結(jié)構(gòu)、無槽鐵心結(jié)構(gòu)、印刷繞組、有槽電樞結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：過載能力強(qiáng)、峰值電流承受能力強(qiáng)；大轉(zhuǎn)矩慣量比，加速能力強(qiáng)，響應(yīng)快；低速大轉(zhuǎn)矩；調(diào)速范圍寬；轉(zhuǎn)子熱容量大；控制簡單。缺點(diǎn)：電刷問題可靠性較差；整流子限制高速、高壓應(yīng)用；轉(zhuǎn)子熱變形；慣量相對較大；控制原理：轉(zhuǎn)速∝電樞電壓，電磁轉(zhuǎn)矩∝電樞電流，電樞和磁場通過機(jī)械結(jié)構(gòu)（電刷和整流子）保持自然的空間關(guān)系。（2）三相永磁同步伺服電機(jī)A，結(jié)構(gòu)：定子：帶有齒槽，內(nèi)嵌繞組；轉(zhuǎn)子：永磁材料構(gòu)成（釤鈷材料、銣鐵硼材料）依據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為：1）外裝式（表面式）PMSM、BLDCM；中小容量，中低速；2）內(nèi)裝式，凸極特性，IPM，大容量、高速型B，磁勢分布：正弦波和方波C．控制原理和關(guān)鍵技術(shù)控制速度反電動勢和電流的相位關(guān)系同步――――矢量控制依據(jù)反饋元件描述的轉(zhuǎn)子磁場的相位控制電流即機(jī)電配合―――磁場定向控制（3）三相異步伺服電機(jī)與普通異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)一樣，但有特殊性如低慣量、低發(fā)熱、通風(fēng)容易、高速化，大功率、高轉(zhuǎn)速應(yīng)用控制原理：更為復(fù)雜，核心是電流矢量分解為垂直的轉(zhuǎn)矩分量和磁場分量，其實現(xiàn)關(guān)鍵是磁場相位和幅值信息的獲得，估算觀測或直接獲得，基本原理依然是磁場定向矢量控制。注意：矢量是描述形式。磁場定向是實現(xiàn)關(guān)鍵。直線伺服電動機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動―――》直線運(yùn)動（高速高精度直接驅(qū)動的要求）替代傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電動機(jī)＋滾珠絲杠”的傳動方式；進(jìn)給速度由4～5m/min到200m/min以上，加速度由小于0.5g到10g左右；優(yōu)點(diǎn)：高速、高精度、直接驅(qū)動，零傳動缺點(diǎn)及問題：應(yīng)用問題：擾動、散熱、全閉環(huán)控制問題：動態(tài)剛性、機(jī)械共振、高速跟蹤軌跡精度、冷卻能力、端部效應(yīng)補(bǔ)償控制原理：F＝Kτ；推力和極距伺服電機(jī)的選擇與評價價格；2）功率密度/體積；3）轉(zhuǎn)矩慣量比；4)速度控制范圍；5）效率（損耗和熱容量）；6）轉(zhuǎn)矩、單位電流能力；7）制動能力；8）參數(shù)靈敏度；9）位置傳感器。高精度的位置傳感器提出問題7：從控制要求認(rèn)識實現(xiàn)高精度控制的關(guān)鍵：位置反饋元件的特性，傳感器的基本分類有哪些？基本特點(diǎn)有哪些？基本性能參數(shù)是什么？如何描述其物理特性？如何進(jìn)行合理的選擇？要求：數(shù)字化、高分辨率、高抗干擾性、非易失性旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)：包含鐵心和線圈，結(jié)構(gòu)堅固，無刷結(jié)構(gòu)，在后端安裝環(huán)形變壓器，通過變壓器將初級的參考電壓耦合到次級轉(zhuǎn)子上，在由分解器將包含位置信息的信號感應(yīng)出去。技術(shù)指標(biāo)：鑒相型和鑒幅型，激勵電壓：2V～40VRMS，頻率400Hz～20KHz，角度分辨率0.5～5角分（1度＝60角分＝3600角秒）信號處理：由RDC系統(tǒng)完成，如AD2S99+AD2S90/AD2S80或AD2S1200工作原理：輸入激勵信號（載波），輸出幅值包含相位信息的調(diào)制信號，在做鑒相處理，特點(diǎn)：測量信號是兩個定轉(zhuǎn)子繞組的幅值相對關(guān)系，對線上損耗和信號畸變有很好的適應(yīng)性；但原理比較復(fù)雜、存在動態(tài)響應(yīng)、不易實現(xiàn)高速高精度、信號處理要求高。磁性編碼器結(jié)構(gòu)：磁鼓＋感應(yīng)器，檢測磁通變化，轉(zhuǎn)換為電信號ABZ特點(diǎn)：功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)、適應(yīng)惡劣環(huán)境；慣性偏大，易受外界磁場干擾影響，一般分辨率通過細(xì)分技術(shù)可達(dá)到數(shù)萬脈沖/每轉(zhuǎn)光電編碼器原理：光電轉(zhuǎn)換，位移或角度->光強(qiáng)的變化->電信號的變化->整形為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字脈沖信號。分類：A）增量式光電編碼器，輸出ABZ，差動電壓輸出或集電極開路B）絕對式光電編碼器，二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制編碼方式 C）復(fù)合式光電編碼器，帶有簡單的磁極定位功能，ABZUVW（和極對數(shù)對應(yīng)） D）省線式光電編碼器，多路開關(guān)切換ABZ和UVWE）多圈式絕對光電編碼器，解決位置記憶功能，針對機(jī)器人等應(yīng)用，包含差動的增量式位置信息和以通訊方式傳送的多圈位置信息；體積小、分辨率高、響應(yīng)快、多圈記憶存儲，適于長線串行傳輸，但價格貴，構(gòu)造復(fù)雜。F）串行光電編碼器，在編碼器內(nèi)部集成CPU和ASIC，實現(xiàn)信號內(nèi)插功能，采用RS485接口傳送高分辨率的位置信息，通訊速度有2.5M和4M等，分辨率可達(dá)到17位或23位，如海德漢、Danaher、多摩川。G）正余弦編碼器，類似于增量編碼器＋絕對式編碼器，絕對值信息通過串行傳送，增量信息采用模擬信號傳送AB被SIN和COS信號代替，分辨率有內(nèi)插的數(shù)值個數(shù)決定，可以達(dá)到27位，海德漢、Danaher、STEGMAN（4）位置傳感器的基本技術(shù)指標(biāo)A）電源要求B）分辨率C）信號輸出類型D）響應(yīng)頻率和最高轉(zhuǎn)速E）傳輸介質(zhì)第三節(jié)高效率的功率變換器提出問題8：什么是高效率的功率放大環(huán)節(jié)？目前常用的體系結(jié)構(gòu)是什么？其基本工作原理是什么樣的？基本組成是什么樣的？如何選擇構(gòu)造高效率的功率變換器？如何通過控制手段實現(xiàn)高效率的能量轉(zhuǎn)換？基本結(jié)構(gòu)：整流器＋逆變器控制方法：PWM載波調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)變壓變頻（原理：面積相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性環(huán)節(jié)的對象上，其低頻段效果基本相同）SPWM控制技術(shù)采用正弦波調(diào)制產(chǎn)生脈寬呈正弦波規(guī)律變化的序列脈沖波形。主要優(yōu)點(diǎn)：1、主回路只有一組可控的功率開關(guān)，減化了控制結(jié)構(gòu)2、最低次諧波頻率高，可以得到光滑的正弦波3、基波分量幅值與調(diào)制系數(shù)呈正比，可以減化逆變器的數(shù)學(xué)模型（放大環(huán)節(jié)）4、逆變器本身損耗比較小，主回路（4～5％）逆變器（2％以上）脈寬調(diào)制的約束條件：功率開關(guān)器件的開關(guān)頻率：母線電壓、功率器件的最大沖擊電流、電機(jī)繞組的等效時間常數(shù)限制最小開關(guān)時間和調(diào)制度的限制常用指標(biāo)：載波比、調(diào)制系數(shù)常用半導(dǎo)體功率器件MOSFET壓控器件，優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動電路簡單、驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、具有比較好的熱穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：電流容量小、耐壓低，一般小于10KW基本特性：轉(zhuǎn)移特性：影響開關(guān)速度和開關(guān)條件，跨導(dǎo)和開啟電壓 輸出特性：評價其狀態(tài)轉(zhuǎn)移能力，Uds和Ids 動態(tài)特性：Ton、Toff、Cin，開關(guān)速度和驅(qū)動電源條件 安全工作特性：漏極擊穿電壓和最大漏極電流主要參數(shù)：Gfs（跨導(dǎo)）,Ut,Ton,Toff,CinUdsmaxIdmaxUgs,RonIGBT將GTR和MOSFET相結(jié)合的器件，組合GTR的通態(tài)壓降小和驅(qū)動電路簡單的特點(diǎn)?；窘Y(jié)構(gòu)：基本特性：轉(zhuǎn)移特性、輸出特性、動態(tài)特性和安全工作區(qū)基本參數(shù)：UcesIcmaxPcmTonToffVce使用要點(diǎn)：擎住效應(yīng)和二次擊穿現(xiàn)象，限制回路電感和集電極電流IGBT的特性、參數(shù)特點(diǎn)和安全工作區(qū)的確定PIC和IPMPIC：功率集成模塊，將整流電路、再生抑制電路、逆變器電路、溫度檢測組合封裝在一起；容量會受到一定的限制。（1200V50A）IPM：智能功率模塊，將功率器件驅(qū)動電路、再生抑制電路、逆變器電路、保護(hù)電路組合封裝在一起；容量受到較低的限制。（1200V600A）逆變器部分的控制結(jié)構(gòu)逆變器的SPWM控制技術(shù)模擬方法：三角載波比較方法數(shù)字方法：規(guī)則采樣法：比較簡單，但所得脈寬偏小，產(chǎn)生誤差，前提要求載波比足夠大，分單邊調(diào)制和雙邊調(diào)制SPWM數(shù)字化硬件實現(xiàn)方法：專用集成電路和CPLD/FPGA設(shè)計空間矢量SVPWM規(guī)則采樣SPWM方法和SVPWM方法的比較A、電壓矢量輸出次序一致，B、零矢量的控制策略不同C、電壓利用率不同過調(diào)制處理策略過調(diào)制邊界的檢測：檢測參考電壓矢量的幅值是否越過電壓最大限制邊界。極限圓處理方法：在參考電壓的方向上選擇最大的電壓矢量，以保證連續(xù)的調(diào)制和平均的正弦電壓，是SVPWM的常用處理方法。最小幅值誤差方法：選擇最靠近參考電壓矢量的六邊形的電壓矢量，SPWM規(guī)則采樣方法中，等效于將三相參考電壓矢量限制為±Vdc/2空間矢量限制方法：在參考電壓矢量的方向上選擇六邊形的電壓矢量。多功能數(shù)字化微處理器控制提出問題9：實現(xiàn)數(shù)字化、軟件化控制的基本考慮是什么？如何看待微處理器控制的優(yōu)缺點(diǎn)？基本要求：（1）軟件數(shù)字化、功能模塊化、信息傳遞智能化、控制策略復(fù)雜化（2）硬件平臺的必然結(jié)果（3）接口開放化的設(shè)計基本優(yōu)勢：（1）實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯和控制策略，使控制智能化（2）通訊容易，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控（3）適應(yīng)性，通用硬件，改變軟件可以適應(yīng)不同的控制要求（4）實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法如預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、學(xué)習(xí)控制、模糊控制（5）擴(kuò)張性、擴(kuò)展性（6）體積小、重量輕、調(diào)整容易基本不足：（1）實時性受限制（2）控制精度和性能受量化因素影響（3）斷續(xù)控制方式微處理器的選擇：（1）體系結(jié)構(gòu)（內(nèi)核、存儲器、外設(shè)擴(kuò)展、內(nèi)部資源）（2）速度MIPS、精度字長（3）指令系統(tǒng)、編譯調(diào)試環(huán)境（4）32位MCU、16/32位DSP、FPGA嵌入內(nèi)核第五節(jié)可靠性設(shè)計方法提出問題10：什么是可靠性？伺服系統(tǒng)的可靠性是如何保障的？可靠性設(shè)計的基本原則是什么？如何進(jìn)行伺服系統(tǒng)的可靠性設(shè)計？基本要求：數(shù)字技術(shù)的發(fā)展→系統(tǒng)高響應(yīng)、高精度、高效率的要求→系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜性→信息采集處理的復(fù)雜性→可靠性設(shè)計要求越來越高可靠性的概念基本含義：（1）連續(xù)無故障運(yùn)行（2）故障產(chǎn)生的影響最?。?)處理、修復(fù)故障的時間必須短基本指標(biāo)：MTBF－平均無故障時間MTTR－平均修復(fù)時間MTBF/MTTR：設(shè)備可用率系統(tǒng)的可靠性由多種因素綜合確定：設(shè)計、工藝、元器件質(zhì)量、操作、使用條件以及控制條件。一般伺服系統(tǒng)的MTBF應(yīng)該在5000小時以上可靠性設(shè)計考慮故障回避及故障保護(hù)需要考慮的問題：a、元器件的規(guī)格型號、工藝、結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足使用環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)的要求b、針對功能電路的故障處理與保護(hù)設(shè)計c、外部接口功能的保護(hù)設(shè)計和指示電路d、軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計、穩(wěn)定性、非錯性e、故障的處理方式：停機(jī)或警告可靠性設(shè)計原則：a、不影響、不損壞其它設(shè)備和自身部件b、自動指示故障類型c、提示故障點(diǎn)，方便快速維修針對功率回路的保護(hù)電路設(shè)計過流保護(hù)：防止功率回路長期過電流運(yùn)行短路或功率模塊故障：防止功率器件在非安全工作區(qū)運(yùn)行過壓保護(hù)：防止功率回路電壓過高過熱保護(hù)：防止功率回路運(yùn)行溫度過高再生制動異常保護(hù)：防止電機(jī)制動時的失控針對系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計欠壓警告：保證數(shù)字電路工作電壓過載保護(hù)：防止伺服電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行超速保護(hù)：防止伺服電機(jī)過速運(yùn)行編碼器反饋故障、位置跟蹤超差、控制參數(shù)異常、CPU故障等軟件可靠性設(shè)計看門狗、代碼冗余故障聯(lián)鎖和清除需要考慮抗干擾性、即時性、有效性、可恢復(fù)性電磁兼容性設(shè)計考察伺服系統(tǒng)應(yīng)對浪涌、高壓脈沖群、電磁輻射等條件的能力。內(nèi)部EMC設(shè)計器件布局、布線、地線設(shè)計，減少差模干擾接口設(shè)計瞬態(tài)電壓抑制器、IO端口的隔離（電磁繼電器、光電耦合器）、差動電路終端匹配鐵氧體磁珠外部EMC設(shè)計電源進(jìn)線端：EMI濾波器，動力出線：加裝磁環(huán)或濾波器，降低電磁輻射、抑制靜電干擾第三章全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)設(shè)計提出問題：由實際的伺服系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)要求，如何抽象出系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計問題？由伺服系統(tǒng)的性能特點(diǎn)如何構(gòu)造出伺服系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，以便于進(jìn)一步的控制策略選擇和參數(shù)設(shè)計？第一節(jié)全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)原理分析及設(shè)計說明提出問題1：如何建立并分析交流伺服系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和工作原理？如何根據(jù)設(shè)計要求考慮控制系統(tǒng)的實現(xiàn)手段？（1）控制原理分析（2）、交流伺服系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計的基本要求：實時性：三環(huán)控制必須快，電流控制一般在10Khz以上，速度位置控制周期1Khz以上控制精度：PWM分辨率，電流、速度、位置控制分辨率統(tǒng)一的硬件結(jié)構(gòu)，靈活的軟件配置（3）、交流伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)選擇：MCU（嵌入式單片機(jī)）、MCU＋DSP（單片機(jī)＋數(shù)字信號處理器）、DSP＋ASIC（數(shù)字信號處理器＋專用集成電路）、RISC＋DSP（精簡指令集計算機(jī)＋數(shù)字信號處理器）、RISC＋ASIC（精簡指令集計算機(jī)＋專用集成電路）、ASIC（全硬件）（4）、核心器件的選擇：處理器類型（DSP、MCU、RISC）、FPGA/CPLD類型（5）、編程環(huán)境、編程工具、編程流程：微處理器――匯編語言/高級語言，F(xiàn)PGA/CPLD――設(shè)計（原理圖形，VHDL/VerilogHDL）、綜合、仿真驗證（6）、交流伺服系統(tǒng)設(shè)計文檔編制：需要考慮功能、應(yīng)用、結(jié)構(gòu)、選型等多方面的因素。（DID－雙軸.DOC說明）全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計提出問題2：如何進(jìn)行交流伺服系統(tǒng)的硬件設(shè)計工作？如何根據(jù)性能要求開展硬件設(shè)計？硬件設(shè)計的核心問題是什么？硬件設(shè)計功能要求及定義接口功能控制功能輔助監(jiān)控功能設(shè)計原則：定義規(guī)范化；接口標(biāo)準(zhǔn)化；功能模塊化；設(shè)計考慮：機(jī)械結(jié)構(gòu)限制、電氣特性、功能要求全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)（以DSPTMS320LF2407為例）（1）、DSP系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計考慮：a、地址分配及譯碼；b、電源、時鐘信號及復(fù)位電路設(shè)計；c、DSPIO引腳功能分配；d、模擬電路和數(shù)字電路處理；e、電平轉(zhuǎn)換電路；f、接口功能設(shè)計（2）、外圍接口電路及信號檢測a、電流量檢測；b、模擬控制量調(diào)理電路；c、位置反饋處理電路；d、IO接口電路設(shè)計；e、保護(hù)電路設(shè)計及信號采集處理（3）輔助監(jiān)控電路設(shè)計功能設(shè)計模式：采用通訊監(jiān)控和操作盒監(jiān)控兩種設(shè)計其中包括單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計、管理功能設(shè)計、接口方式及時序設(shè)計和監(jiān)控功能設(shè)計（4）功率回路設(shè)計a、整流電路設(shè)計（可控和不可控）；b、功率器件選擇、逆變控制實現(xiàn)方式及接口電路設(shè)計；c、功率回路保護(hù)功能設(shè)計；d、電流信號采集；e、軟啟動電路設(shè)計；f、再生制動電路設(shè)計（5）開關(guān)電源的設(shè)計a、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和開關(guān)元件的選擇；b、輸入輸出特性定義（電源等級和容量設(shè)計）（6）安規(guī)設(shè)計根據(jù)使用環(huán)境和條件，以及信號連接方式，規(guī)劃信號分配、信號隔離等要求第三節(jié)、全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計提出問題3：如何進(jìn)行交流伺服系統(tǒng)的軟件設(shè)計工作？如何根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)和控制功能要求進(jìn)行軟件設(shè)計？軟件設(shè)計的關(guān)鍵問題是什么？伺服系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要特點(diǎn)是什么？軟件設(shè)計：結(jié)合系統(tǒng)的功能要求和硬件的特點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮設(shè)計要求：關(guān)鍵是功能劃分及任務(wù)分解，基本考慮依據(jù)是實時性的要求（１）設(shè)計分析：交流伺服電機(jī)所采用的矢量控制策略和伺服控制環(huán)節(jié)可以采用統(tǒng)一的實現(xiàn)方法，它們是串級控制結(jié)構(gòu)。在伺服控制功能方面會因為應(yīng)用的對象要求不同有較大的變化。具有結(jié)構(gòu)化和模塊化的特點(diǎn)。（２）設(shè)計方法：功能軟件模塊設(shè)計1、應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念以及模塊化軟件設(shè)計方法進(jìn)行功能封裝2、利用實時操作系統(tǒng)的原理進(jìn)行調(diào)度，例如可將軟件系統(tǒng)分為BIOS模塊（管理系統(tǒng)的硬件構(gòu)造）、RTOS模塊（管理系統(tǒng)功能模塊的實時調(diào)用）、SFM模塊（伺服控制和伺服功能）。可以采用依據(jù)中斷事件的實時任務(wù)管理和多周期任務(wù)調(diào)度相結(jié)合的系統(tǒng)軟件管理結(jié)構(gòu)。一、系統(tǒng)實時控制任務(wù)分解a、反饋信號變量采集；b、電流、速度、位置控制；c、矢量變換；d、PWM信號發(fā)生；e、關(guān)鍵故障信號處理實時控制任務(wù)的調(diào)度管理模式：周期調(diào)用和中斷調(diào)用；關(guān)鍵問題：中斷嵌套或重入的可靠處理，防止控制寄存器、控制變量、中斷響應(yīng)發(fā)生失控性的改變。（一）、系統(tǒng)軟件實時控制任務(wù)調(diào)度（對時間抖度有嚴(yán)格要求）中斷調(diào)用：4個，分別是定時中斷、關(guān)鍵故障中斷、Zero脈沖捕獲中斷、通訊中斷周期調(diào)用：2個，分別是電流控制和位置速度控制（1）定時采樣周期內(nèi)完成的控制任務(wù)：定時周期（100us）/開關(guān)頻率10Khz啟動ADC轉(zhuǎn)換；矢量變換磁場角度處理；矢量變換；電流調(diào)節(jié)器；PWM空間矢量調(diào)制時間計算；（2）周期調(diào)度任務(wù)：400us處理一次速度控制和位置控制，完成相關(guān)的控制算法和變量處理；（3）關(guān)鍵故障中斷優(yōu)先級最高，用于處理對系統(tǒng)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)影響的故障事件，如過壓和短路故障。（4）Zero脈沖捕獲中斷用于處理磁場定向控制的位置效正，光電編碼器的零脈沖信號用于該事件的觸發(fā)；（5）通訊中斷標(biāo)識通訊事件，簡單處理數(shù)據(jù)內(nèi)容；（二）、系統(tǒng)非實時性控制任務(wù)分解和調(diào)度a、IO開關(guān)量的信號功能處理；b、故障以及警告信號的采集處理；c、監(jiān)控功能處理；d、通訊事件處理調(diào)度模式：周期性輪詢處理（三）、軟件任務(wù)時序圖說明（1）（2）（1）（2）（3）（5）（4）100us矢量控制、電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)EMBEDMSGraph.Chart.8\s控制等任務(wù)執(zhí)行時間系統(tǒng)功率故障中斷處理時間串行通訊中斷執(zhí)行時間Zero脈沖捕獲中斷執(zhí)行時間非實時控制任務(wù)時間片斷T1+T2+T3+T4小于100us，空閑時間應(yīng)滿足非實時性任務(wù)的執(zhí)行時間要求。三、系統(tǒng)關(guān)鍵控制變量的數(shù)學(xué)描述提出問題：控制系統(tǒng)的物理含義如何建立？控制變量的物理含義如何明確？變量定標(biāo)與變量轉(zhuǎn)換如何處理？（1）格式定義：明確變量的物理含義和處理浮點(diǎn)數(shù)向定點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換，位置：脈沖個數(shù)，32位、64位，單位：個/digital，范圍：±231；速度：轉(zhuǎn)/分鐘，16位，單位：0.1r/min/digital；范圍：±3276.7r/min；電流：16位，單位：A/digital；范圍：±（最大電流/32767），即；±1對應(yīng)±1PU電壓：16位，單位V/digital；范圍：±（最大母線電壓/32767），即；±1對應(yīng)[-155V,+155V]PWM工作時間：16位，±1對應(yīng)[-Tpwm/2,+Tpwm/2]，以Tpwm/2為參考點(diǎn)（2）電流、速度、位置控制器等參數(shù)的變量格式轉(zhuǎn)換及處理三環(huán)控制結(jié)構(gòu)以及變量的物理定義決定了控制器增益的物理含義以及參數(shù)轉(zhuǎn)換的過程。a、位置控制器：位置偏差（脈沖個數(shù)）→速度指令（r/min），Kp的物理單位：1/S（Hz）；轉(zhuǎn)換系數(shù)：脈沖/S→0.1r/min；Kcnv＝600/(ppr*Ts)，轉(zhuǎn)換過程K＝Kp×Kcnv位置控制器增益：16位，8.8格式，范圍0～255b、速度反饋：脈沖/采樣周期→0.1r/min；c、速度控制器：速度偏差（0.1r/min）→電流指令（A），Kv的物理單位：1/S（Hz）；轉(zhuǎn)換系數(shù)：0.1r/min→A；,轉(zhuǎn)換過程K＝Kv×Kcnv速度控制器增益：16位，8.8格式，范圍0～255如果采用PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，積分時間常數(shù)單位ms，具體計算時也需要進(jìn)行相應(yīng)的離散化和參數(shù)轉(zhuǎn)換d、電流反饋：A→V→digital，單位：歐姆，16位采樣值表達(dá)±最大電流Imaxe、電流控制器：電流偏差（A）→電壓指令（V），Ki的物理單位：歐姆；轉(zhuǎn)換系數(shù)：考慮PWM逆變器的放大作用Kpwm=Vdc/2；轉(zhuǎn)換過程：Kcnv＝Ki/Kpwm電流控制器增益：16位，6.9格式，范圍0～63如果采用PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，積分時間常數(shù)單位ms，具體計算時也需要進(jìn)行相應(yīng)的離散化和參數(shù)轉(zhuǎn)換f、PWM開關(guān)時間計算：電壓→PWM時間V：歸一化處理，表示范圍在（－1，＋1）之間開關(guān)時間：SPWM方法Ton＝Tpwm/2×（1＋V）四、控制器算法的軟件實現(xiàn)如何進(jìn)行控制器的算法實現(xiàn)？實現(xiàn)中需要考慮什么樣的問題？常用的控制算法可以采用：位置控制器：P調(diào)節(jié)；速度控制器：PI調(diào)節(jié)；電流控制器：PI調(diào)節(jié)可以采用后向差分或雙線性變換的方法處理離散化。飽和處理方式、輸出精度、輸出對稱性是調(diào)節(jié)器必須面對的問題，可以采用限幅處理或抗飽和（AntiWindup）處理。第四章現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計及參數(shù)效正提出問題：如何進(jìn)行交流伺服系統(tǒng)的控制器設(shè)計？如何進(jìn)行控制器的參數(shù)校正？伺服控制系統(tǒng)設(shè)計的核心問題是什么？第一節(jié)永磁同步伺服電機(jī)線性化解耦控制提出問題1：永磁同步伺服電機(jī)如何控制？電機(jī)模型該如何簡化？簡化處理的方式是否可行？模型近似處理該如何實現(xiàn)？一、三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及電流解耦方法1、三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型對PMSM作好如下假設(shè)：①、忽略鐵心飽和；②、不計渦流和磁滯損耗；③、轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組，永磁體也沒有阻尼作用；④、反電動勢是正弦的。 ddBqXCAascsbsNS 下述數(shù)學(xué)模型中d、q變量，與原a、b、c三相變量間的關(guān)系為下式：（第一步：矢量變換控制）取轉(zhuǎn)子反時針旋轉(zhuǎn)方向為正，永磁體基波磁場的方向為d軸（第二步：磁場定向控制），轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)的空間坐標(biāo)以d軸與固定軸線（A相繞組軸線）間的電角度確定。 在上述假定下，轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)下的電壓方程為：磁鏈方程為、式中、——d、q軸電壓；、——d、q軸電流：、——d、q軸電感；——定子相電阻；——微分算子；——轉(zhuǎn)子電角速度；——永磁體基波勵磁磁場過定子繞組的磁鏈電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程為電機(jī)的運(yùn)動方程為（或）式中——負(fù)載轉(zhuǎn)矩；B——粘滯摩擦系數(shù)：J——轉(zhuǎn)子和所帶負(fù)載的總轉(zhuǎn)動慣量——電機(jī)的機(jī)械角速度；——為微分算子。永磁同步電機(jī)的狀態(tài)方程式為：三相永磁同步伺服電動機(jī)電流解耦方法（第三步：矢量線性解耦控制）a、電流反饋解耦出發(fā)點(diǎn)：能使三相永磁同步伺服電動機(jī)得到線性化解耦控制效果（前提條件：有限的對轉(zhuǎn)子磁場的影響非常小）。實現(xiàn)手段：當(dāng)采用電流控制電壓源逆變器方式時，令給定，并用控制器實現(xiàn)電機(jī)的實際電流快速跟蹤給定值，即實現(xiàn)。實現(xiàn)分析：當(dāng)采用電壓型逆變器時，將指令電流、與反饋電、比較，其差值經(jīng)電流調(diào)節(jié)器作用后可得dq坐標(biāo)系上的電樞電壓分量、，即實現(xiàn)條件：只要適當(dāng)選取電流調(diào)節(jié)器，使其有相當(dāng)?shù)脑鲆妫⑹冀K保持電流指令=0，即可獲得永磁同步伺服電動機(jī)的近似線性解耦控制，使其在最大恒定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行。b、電壓前饋解耦控制出發(fā)點(diǎn)：能使三相永磁同步伺服電動機(jī)得到線性化解耦控制效果。實現(xiàn)手段：引入、以及狀態(tài)反饋，實現(xiàn)分析：、表示d、q軸非耦合部分的電壓，可以得到狀態(tài)方程式狀態(tài)方程不含耦合變量，控制是去耦合的。當(dāng)=0時，有，從而得到的解耦控制效果。實現(xiàn)條件：微處理器的運(yùn)算速度要保證實時性，參數(shù)的敏感性需要考慮，對于高頻段的控制非常適合。第二節(jié)交流位置伺服系統(tǒng)各環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型提出問題2：建模的關(guān)鍵問題是什么？如何選擇控制系統(tǒng)模型的組成部分？交流伺服系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型如何構(gòu)造？建立的整體控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否能夠真實地反映或描述伺服系統(tǒng)的運(yùn)行特性？1、三相永磁同步伺服電機(jī)矢量解耦數(shù)學(xué)模型當(dāng)采用矢量解耦控制，使d軸電流分量為零，PMSM電機(jī)的數(shù)學(xué)模型就等效為他勵直流電動機(jī)的線性化模型。由定子電壓方程為式中：R為定子每相電阻，為轉(zhuǎn)子電角速度。輸出電磁轉(zhuǎn)矩為：式中：p為轉(zhuǎn)子極對數(shù)。機(jī)械運(yùn)動方程為：可得電壓、電流的傳遞函數(shù)以及反電動勢和電流的傳遞函數(shù)為：2、電流檢測、濾波、采樣環(huán)節(jié)常用的電流檢測器件為高精度和快響應(yīng)零磁平衡式的霍爾效應(yīng)電流傳感器（如電流傳感器LTS25-NP，帶寬100KHz，響應(yīng)時間小于200ns）；在額定的電流范圍內(nèi)，具有良好的線性度(<0.1%)。因此電流檢測器件可看作一個比例環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可用表示。常用的濾波電路是RC低通濾波電路，其等效傳遞函數(shù)為式中，為濾波電路的時間常數(shù)。在全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)中，相電流經(jīng)檢測、濾波后，變?yōu)槟M電壓信號并被送到A/D中進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。則電流環(huán)檢測、濾波、采樣環(huán)節(jié)合成的傳遞函數(shù)為 式中。3、三相PWM逆變器的數(shù)學(xué)模型常用交-直-交電壓型逆變器和PWM控制方式。三相PWM逆變器具有放大作用，其放大系數(shù)為 式中，為逆變器直流側(cè)電壓值；為指令電壓矢量信號的幅值。逆變器放大滯后時間： 式中，為ＰＷＭ信號周期（或開關(guān)周期）。三相逆變器的傳遞函數(shù)為： 4、速度反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)考慮信號采樣引起的零階保持時間，該環(huán)節(jié)相當(dāng)于是一比例滯后特性，滯后時間：0.5~～1.5個采樣周期 伺服系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖交流伺服系統(tǒng)電流控制器設(shè)計提出問題3：如何進(jìn)行交流伺服系統(tǒng)的電流控制器的設(shè)計？如何結(jié)合性能要求選擇控制策略？如何進(jìn)行電流控制器的基本參數(shù)校正？控制器參數(shù)的變化和哪些因素相關(guān)聯(lián)？如何建立基本的控制器參數(shù)工程調(diào)試原則？閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計原則：從內(nèi)到外，從快到慢由于電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化比電流的變化慢得多，可以認(rèn)為電機(jī)電流在調(diào)節(jié)時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是常數(shù)值，于是電機(jī)的電流環(huán)控制對象可以簡化為如下式的一階慣性環(huán)節(jié)：交流伺服系統(tǒng)電流環(huán)控制的基本性能要求：具有快且平穩(wěn)的電流響應(yīng)，電流響應(yīng)超調(diào)要小，電流波動要小。電流控制帶寬在1KHz以上。設(shè)計中需要充分考慮電機(jī)的對象特性和數(shù)字處理的配合。數(shù)字化電流控制結(jié)構(gòu)基本控制策略：主要有四種電流控制策略：電流滯環(huán)控制：快的動態(tài)響應(yīng)、實現(xiàn)起來比較簡單，但也存在缺點(diǎn)，逆變器開關(guān)元件有高且不恒定的開關(guān)頻率斜坡比較控制（載波比較方式）：限制了逆變器開關(guān)元件的開關(guān)頻率的最大值，產(chǎn)生明確的諧波，然而既使這個控制器的有最優(yōu)的增益，由于控制器具有低通濾波特性，在穩(wěn)態(tài)時不可避免的產(chǎn)生幅值和相位誤差同步dq坐標(biāo)系下的電流控制：電流反解耦PI控制、電流反解耦最少拍控制、PI加電壓前饋解耦控制，電流都是直流量，另外，在轉(zhuǎn)子同步參考坐標(biāo)系下的PI控制中，若采用了反電勢補(bǔ)償和耦合項解耦，可以實現(xiàn)快速的動響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)無靜差。只能提供電流環(huán)中低頻的帶寬。電流預(yù)測控制：預(yù)測電流在下一個時刻的期望值，計算出一個能實現(xiàn)實際電流在下一個時刻達(dá)到期望值的電壓，涉及到到較大的運(yùn)算量，有矩陣求逆及矩陣相乘，增加了器件的運(yùn)算時間，導(dǎo)致系統(tǒng)有較大的延時。a、電流環(huán)電流反饋解耦PI控制 由于PI控制器的傳遞函數(shù)為那么PI控制的閉環(huán)控制框圖為 取，閉環(huán)系統(tǒng)傳函為閉環(huán)傳函還是為一階慣性環(huán)節(jié)，其電流環(huán)的帶寬b、電流反饋解耦最少拍控制最少拍控制一般用在伺服控制器的電流環(huán)，最少拍控制是使系統(tǒng)在最少個采樣周期跟蹤系統(tǒng)的輸入。由于電流環(huán)的被控制對象為一階慣性對象，其脈沖傳函為按階躍輸入設(shè)計電流環(huán)的最少拍控制器，其控制器的脈沖傳函為：由于按最少拍設(shè)計，只要電流環(huán)的采樣周期能滿足要求的電流環(huán)帶寬，按這種方法設(shè)計的電流環(huán)一定能得到等于或大于期望的帶寬。這種方法依賴于電流環(huán)被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，若電機(jī)運(yùn)行的時候電機(jī)的電阻或電感參數(shù)發(fā)生變化，輸出電流將不能按設(shè)計時期望的最少拍跟蹤給定電流值，這在電流環(huán)要求很高的帶寬時可能產(chǎn)生一定的影響，但若電流環(huán)的采樣周期足夠小，這種擔(dān)心是不用的。c、電壓前饋解耦PI控制 由于PI控制器的傳遞函數(shù)為 取，閉環(huán)系統(tǒng)傳函為閉環(huán)傳函還是為一階慣性環(huán)節(jié)，其電流環(huán)的帶寬，于是改變是值即可以改變電流控制環(huán)的帶寬。交流伺服系統(tǒng)速度、位置控制器設(shè)計提出問題4：如何進(jìn)行交流伺服系統(tǒng)的速度、位置控制器的設(shè)計？控制器參數(shù)的變化和哪些因素相關(guān)聯(lián)？如何建立基本的控制器參數(shù)工程調(diào)試原則？速度控制器設(shè)計伺服系統(tǒng)要求速度環(huán)具有高精度、快的頻率響應(yīng)（頻帶一般要是位置環(huán)的5至10倍）和寬的調(diào)速范圍，為了達(dá)到這些控制要求，一般應(yīng)采用高分辨率、快速響應(yīng)且紋波小的速度檢測器，采用高性能的電流檢測器和性能較高的控制器。速度環(huán)控制策略采用PI控制、PDFF控制。其性能指標(biāo)主要有三點(diǎn)：（1）頻率響應(yīng)為300Hz以上（電機(jī)負(fù)載慣量比小于1）；（2）速度控制范圍為1：3000以上；（3）轉(zhuǎn)速不均勻度小于6％。a、速度環(huán)的PI控制根據(jù)前面對電機(jī)電流環(huán)控制的分析可知，電機(jī)的電流環(huán)的閉環(huán)傳函為一階對象，設(shè)為于是電機(jī)速度環(huán)的閉環(huán)控制圖為：若伺服系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)由開環(huán)對象截止頻率和相角裕量表示，則可以依據(jù)工程經(jīng)驗近似得到式中：(f為速度環(huán)閉環(huán)帶寬)，為相角穩(wěn)定裕度，為速度反饋系數(shù)，為AD轉(zhuǎn)換器變換系數(shù)，為電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)，為電流采樣系數(shù)，J為電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量。按常規(guī)設(shè)計方式，采樣頻率一般選擇為閉系統(tǒng)帶寬的10倍左右，那么能做到很小。影響控制器參數(shù)的主要因素有：機(jī)械連接剛度（帶寬）、速度反饋系數(shù)（反比關(guān)系）和電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量（正比關(guān)系）。b、速度環(huán)的PDFF控制PDFF控制器是由PI控制器改進(jìn)而來，具有PI控制器不具備的一些性能該控制器的輸出方程為：PDFF是PDF和PI控制器的通用結(jié)構(gòu)，當(dāng)=0：為PDF控制器；當(dāng)=1：為PI控制器；也能設(shè)為0~1之間的任一個值。 主要特點(diǎn)：在PDFF控制系統(tǒng)中，若參數(shù)選擇得較小，那么能克服系統(tǒng)的超調(diào)振蕩問題。1）、當(dāng)系統(tǒng)擾動較弱，可以選擇PI控制器，使系統(tǒng)得到快的響應(yīng)能力；2）、當(dāng)系統(tǒng)擾動較強(qiáng)，可以選擇PDFF控制器，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗擾性能。3）、參數(shù)計算較為困難，一般依賴于定性調(diào)整，采用PDFF的閉環(huán)系統(tǒng)是一個三階系統(tǒng)，很難找到控制器各參數(shù)與系統(tǒng)帶寬的線性函數(shù)關(guān)系。其調(diào)整規(guī)則：在保證系統(tǒng)有小超調(diào)或沒有超調(diào)的前提下，增大，必須減小積分增益，系統(tǒng)的響應(yīng)速度提高，系統(tǒng)的帶寬增加，抗擾性能降低；減小，必須增大積分增益，系統(tǒng)的響應(yīng)速度降低，系統(tǒng)的帶寬減小，抗擾性能增強(qiáng)。PI控制器只能得到中低頻段的帶寬。PDFF控制器只能使系統(tǒng)得到較低的帶寬，但是抗擾性比PI控制器強(qiáng)。位置控制器設(shè)計位置控制要求：穩(wěn)定平滑的瞬態(tài)響應(yīng)，減小位置運(yùn)態(tài)跟蹤誤差，以獲得高精度的位置控制。位置環(huán)增益和動態(tài)跟蹤誤差就是上述兩個方面性能衡量指標(biāo)。a、位置環(huán)比例（P）控制器由于伺服系統(tǒng)的速度環(huán)設(shè)計成帶寬比位置環(huán)高10倍左右，那么可以認(rèn)為位置環(huán)截止頻率遠(yuǎn)小于速度環(huán)各時間常數(shù)的倒數(shù)，速度環(huán)的閉環(huán)傳函可近似等效為一階慣性環(huán)節(jié)，可以得到位置環(huán)等效