开关磁阻电动机二维伺服系统的研究与实现
俞普德，陈昊，邱 亮
（中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州22008）
摘要：介绍了双开关磁阻伺服电动机并联传动系统的组成及二维伺服原理，根据设计目标给出了一个开关磁阻电动机位置伺服的模糊控制策略，并对样机系统进行了试验研究。试验结果表明，该控制策略不但可行，而且运行效果良好。
关键词：开关磁阻电动机；二维伺服；模糊控制
中国分类号：tm 352文献标识码：a文章编号：1673-6540(2010)04-0017-04
0 引 言
开关磁阻电机( srm)二维伺服系统，就是用两台srm分别在盖轴方向和l，轴方向作伺服运动，而这两台电机同时驱动同一个对象，使被控对象在x-y平面上作任意曲线运动。srm的高度非线性及变结构、变参数的特性，使其在伺服领域的实际应用中受到限制，采用传统的pid控制已经不能从根本上解决非线性问题。基于模糊控制不需要被控系统精确的数学模刭，本文采用该控制策略来实现二维伺服运动。
1 系统组成
本试验所用的srm二维伺服系统，包括两台三相12/8结构的srm，两个三相双开关式功率变换器，两个控制器及一个上位机。本系统中，置轴方向控制器为tms320f28335浮点系列数字信号处理器( dsp)，y轴方向控制器为tms320f2812定点系列dsp。srm二维伺服系统示意图如图l所示。
整个二维伺服系统分为x、y轴方向两个系统，其中x轴方向控制器作为主控制器，y轴方向控制器作为从控制器。每个系统都有独立的硬件系统，包括：控制器( dsp)、功率变换器及相应驱动电路、硬件保护电路、电流和位置检测器等。只要在两个控制器中进行相应的设嚣，即可进行二维伺服系统的运行。
整个二维伺服系统运行时，x，y轴方向控制器运行如下：x轴方向控制器方面，dsp接收上位机的二维坐标后，根据相臆的算法进行驱动电压的分配，然后将y轴坐标及分配的电压值传给y轴方向控制器，接收到从y轴方向控制器返回确认信息后起动二维伺服系统，并将当前运行状态及时发送给上位机；y轴方向控制器方面，r轴方向控制器接收到y轴坐标和驱动电压值后运行l，轴伺服系统，并向x轴控制器发送确认信息，接收到主机发送的起动信号后起动从机，并将运行状态及时反馈给主dsp，从而实现双系统的协作运行。
本系统不仅要求主控制器给从控制发送y轴坐标，同时也要接受从控制器的当前运行情况。因此，两个系统之间的信息必须采用双向传递。为满足通信要求，系统采用多通道缓冲串行口( mcbsp)实现通信，两着的引脚连接如图2所示。
其中，mcbsp主机发送数据为两级缓冲，从机接受数据为三级缓冲。
2控制策略
系统实现目标是二维伺服，设计目标就是在各种位置给定情况下最快到达给定位置。针对srm的高度非线性及变结构、变参数的特性，本系统采用模糊控制策略来实现二维伺服控制。
互轴方向采用常规的加速度控制策略，因为要综合考虑x、y轴方向给定不同时，如何最快到达给定目标（****情况下同时到达），所以要对y轴方向进行相应的伺服控制。
y轴的伺服过程分加速、模糊控制和制动三个阶段。制动过程中为防止过制动导致反向运行，当速度降到某个值ωd后，撇去所加激励，让电机靠一展性减速，当转子位置达到指令角位最后实现准确停车，整个伺服过程角速度变化曲线示意图如图3(a)所示。伺服给定位置较小的情况下，整个运行阶段只分为起动阶段和制动阶段，如图3(b)所示。
图3(a)中：i为起动阶段；ⅱ为运行阶段（模糊控制）；ⅲ为反向制动阶段；ⅳ为惯性运行阶段。图3(b)中：i为起动阶段；ⅱ为反向制动阶段；ⅳ为惯性运行阶段 |
