新聞來源：搜狐發(fā)布日期：2020-07-07
運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)币芽，功率開關(guān)晶體管和微處理器，控制的復(fù)雜度，軟件影響。也許在過去的60多年里，電機(jī)驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制研究領(lǐng)域不斷發(fā)展的步伐放緩了杠卜，但關(guān)于那些成熟技術(shù)的創(chuàng)新能力仍在繼續(xù)。 預(yù)計(jì)以下4個(gè)方面的進(jìn)展將繼續(xù)推動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)的發(fā)展。
1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步
電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)循捺，為世界上許多制造和生產(chǎn)線提供可靠的動(dòng)力保障。隨著時(shí)間的推移雄人，這一研究領(lǐng)域最大的發(fā)展問題之一就是變頻器从橘，可為工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供一個(gè)可靠的速度和轉(zhuǎn)矩控制。新型變頻器能夠控制永磁交流同步電動(dòng)機(jī)础钠，從而增加其功能的多樣性恰力。伺服和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，在各種不同類型的伺服和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和位置控制取得了顯著的性能改善拓酵。 它們用各自較低的功率范圍適用于其合適的應(yīng)用場(chǎng)景镰饶。
硬件和軟件創(chuàng)新是電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)展的推動(dòng)力。主要的硬件系統(tǒng)開發(fā)乱树，包括工作電源開關(guān)晶體管和微處理器烧骗。軟件創(chuàng)新包括新的軟件開發(fā)工具，這些工具可以執(zhí)行以前不能完成的復(fù)雜控制算法吆揖。隨著可用性的提高铜诽，軟件提高了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)用戶的友好性阔萧。
2 功率開關(guān)設(shè)備和微處理器
調(diào)節(jié)輸入電流/功率開關(guān)晶體管是電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的核心。早期中懂棘，可控硅整流器（固態(tài)開關(guān)）和柵極關(guān)斷晶閘管（功率半導(dǎo)體）用作電源開關(guān)男梆。它們可以代表著成熟技術(shù)，并且僅在某些大功率驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中才能真正起到有限的應(yīng)用先赛。
隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展拔较，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的逐漸轉(zhuǎn)移到基于數(shù)字微處理器（MPU）設(shè)計(jì)中，這種設(shè)計(jì)仍然占主導(dǎo)地位劝薄。新出現(xiàn)的一種新型半導(dǎo)體——絕緣柵雙極晶體管（IGBT）槽畔，已成為當(dāng)今電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要功率開關(guān)控制器件。
微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的功能不斷增加胁编。更高的計(jì)算發(fā)展速度可以更快地響應(yīng)負(fù)載動(dòng)態(tài)厢钧，并可以與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行近乎實(shí)時(shí)的通信。 存儲(chǔ)器可以將更多的容量壓縮到微芯片中嬉橙，從而在軟件和硬件上實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制算法早直。
3 控制復(fù)雜度
多功能交流變頻器提供了三種主要的電機(jī)控制方法。開環(huán)系統(tǒng)控制是第一個(gè)且最簡(jiǎn)單的方法市框。它提供了一個(gè)合理的速度調(diào)節(jié)霞扬，該裝置無(wú)需反饋裝置。 磁通矢量進(jìn)行控制（FVC）處于變頻器性能的最高處理水平枫振，并具有發(fā)展多種方式變化喻圃。 磁場(chǎng)定向FVC通過獨(dú)立產(chǎn)生磁通量和轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的電流分量來模擬直流和交流電機(jī)的特性，從而獲得電機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率的最優(yōu)控制粪滤。FVC反饋裝置（通常是一個(gè)編碼器）斧拍，以獲得所述電機(jī)軸的位置和速度信息≌刃。控制系統(tǒng)算法依賴復(fù)雜的電機(jī)進(jìn)行模型肆汹，并實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的速度和轉(zhuǎn)矩環(huán)路。全矢量控制可以提供低轉(zhuǎn)速高扭矩零破。
在上述分析兩個(gè)部分極端環(huán)境之間的是無(wú)傳感器矢量控制（也稱為開環(huán)矢量控制衫半，SVC），這是我們另一種替代方案抠孤，可提高開環(huán)控制變頻器的低速轉(zhuǎn)矩洋虫、速度以及調(diào)節(jié)和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩能力。 雖然SVC變頻器在沒有反饋裝置的情況下工作团弧，但它們可以利用電機(jī)電流和電壓信號(hào)來估算轉(zhuǎn)矩電流疲籍、勵(lì)磁電流和它們之間的矢量關(guān)系來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精準(zhǔn)控制乌爪，它們依賴于準(zhǔn)確的電機(jī)模型幔瓮。較新的變頻器能夠提供上述所有控制系統(tǒng)類型谐浆，甚至可以包括在某些應(yīng)用中很有用的開環(huán)控制。
4 軟件的影響
一些公式和電機(jī)模型很早就存在了谅练，但他們?cè)趧?dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)控制和算法的軟件程序使用應(yīng)用中直到計(jì)算機(jī)普及之后才實(shí)現(xiàn)的姿记。同時(shí)，在運(yùn)動(dòng)控制器和變頻器應(yīng)用研究中所需要使用的MPU透劈、數(shù)字控制信號(hào)處理器和微芯片梧却，其性能也在不斷發(fā)展提高，使得企業(yè)更高的執(zhí)行速度和巨大的內(nèi)存增長(zhǎng)自己成為可能败去。在同一個(gè)驅(qū)動(dòng)器中放航，可以整合多種上述電機(jī)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)上也更合理圆裕。一個(gè)簡(jiǎn)單的軟件參數(shù)變更广鳍，即可更改控制管理模式。
▎計(jì)算機(jī)模擬通過適當(dāng)?shù)能浖韴?zhí)行吓妆，則可以構(gòu)建虛擬原型硬件之前測(cè)試赊时，以評(píng)估不同的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
