基于前饋控制的高精度伺服系統

尉世超，楊振強

(大連理工大學電氣工程學院，大連 116024)

0 引言

永磁同步電機在精密制造加工、工業機器人、航空航天等領域的伺服系統具有廣泛的應用，其主要依靠調速性能好、轉矩平穩、功率密度高的優勢。但是其應用的伺服系統依舊面臨以下的問題:一是參數變化會影響系統性；二是系統的跟蹤性能提高困難；三是應對摩擦，負載波動等各種外力的抗擾動能力需要提高[1]。

以永磁同步電機為基礎的交流伺服系統的性能的好壞直接受其控制技術的影響。在受到硬件性能制約的情況下，高質量的控制策略對于提高伺服系統的整體性能具有很明顯的實際效果。目前交流電機伺服系統廣泛采用傳統PID控制，能在某些方面改善系統動靜態特性，但并沒有從根本上解決上述問題。因此交流伺服系統的控制策略的研究具有十分重要的現實意義[2]。

針對提高動靜態性能，可以采用前饋控制的方法。胡明慧等[3]為提高系統狀態的估計精度，采用粒子濾波的方法消除非線性系統的非高斯噪聲，并對觀測值進行前饋，改善系統的性能，缺點就是粒子濾波的計算量大。李宏勝等[4]針對輪廓運動，研究了前饋控制器的增益和濾波器帶寬對精度的影響，證明合理的前饋控制器參數有助于提高系統的精度。黃科元等[5]重新推導了前饋控制函數，采用微分負反饋對前饋控制進行了改進，改善了系統的穩態誤差和快速響應的超調。胡慶波等[6]針對指數加減速的情況下的伺服系統的動態響應能力，采用速度和加速度前饋控制器進行了改善。……