模糊自适应PID 控制器在交流伺服控制系统中的研究

孙书诚，郎 朗，陈孟元

（安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室，安徽 芜湖241000）

0 引言

随着数控系统进入微机控制时代，伺服驱动系统也相应由步进电机与直流电机驱动向交流伺服电机驱动方向发展。交流伺服技术使得用户根据负载状况调整参数更为方便，也省去了一些模拟回路所产生的漂移等不稳定因素。交流伺服控制系统广泛用于高精度和高可靠性的场合，但由于交流伺服控制系统的动态性能因系统存在非线性因素、内部参数时变和负载变化呈现很大的差异，传统PID调节器自适性较差，不能达到预想的控制性能。针对以上问题，文章将模糊自适应控制与PID控制相结合，使用了一种基于模糊自适应PID的交流伺服控制系统，并对系统进行仿真研究，获得了良好的控制性能。

1 交流伺服控制系统的建模

交流伺服控制系统的控制对象选择永磁同步电机，永磁同步电机在两相旋转dq坐标系中的定子电压方程和磁链方程如式（1）和式（2）所示。

式中：ud、uq—— 定子电压矢量的dq轴分量；

id、iq—— 定子电流矢量的dq分量；

ψd、ψq—— 定子磁链的dq分量；

Ld、Lq——dq 轴的同步电感；

Rs——定子每相绕组电阻；

ωr—— 转子旋转的电角度；

ψf—— 转子磁链。

永磁同步电机在两相旋转dq坐标系中的转矩方程和运动方程如式（3）和式（4）所示。

式中：pn——电机磁极对数；

TL—— 负载转矩；

B——黏滞摩擦系数；

J——转动惯量。

从转子坐标来看，对于定子电流可以分为力矩电流（iq）和励磁电流（id）。为了简化控制模型，矢量控制中通常使id＝0来保证最小电流幅值获得最大的输出转矩。……