國防工業的迅速發 展 ，對 執行器 提 出 了更 高 的 要求。要求執行器能夠及時響應 ，尤其在惡劣 的環 境 下需具 有很 好 的生存 能力 ，如 能承受 機械 振動 、承 受機械沖擊 、承受高加速度環境 的嚴酷考驗等。與 傳統液壓系統相 比，電動缸 系統不需要液壓 系統復 雜的管路系統 、伺服 閥、泵等組件 ，有效避免 了油液 泄 露 問題 ，具 有體 積 小 、質 量 輕 、低 噪聲 、易 維 護 、效 率高等優勢。電動執行器替代傳統液壓系統將成為 工 業發展 的趨勢 ，電動 缸也 越 來 越 多 地應 用 于工 業 生 產線 、軍用 載具 、防務 系 統 等 各 行業 ，典 型應 用 還 有 六 自由度平 臺 、地震模 擬 臺等 。
電動缸系統利用伺服 電機的閉環控制特性 ，其 控 制 的關鍵 技術 在 于實 現 對 推 力 、速 度 和位 置 的精密 控制 ，利用 現代 運動控 制技 術 、數控 技術及 網絡技 術實現程序化、網絡化控制 。由于其控制 、使用的方 便性 ，將實現氣缸和液壓缸傳動所不能實現的精密 運動控 制 。
1 電動缸系統建模與控制策 略研 究
電動缸將電機 的旋 轉 運動通 過絲 杠和 絲杠 副 的 機械運 動轉 換為 推 桿 的直 線 運 動 ，可 實 現 遠距 離 控 制和集 中控 制 。電動缸 系 統通 常使用 永磁 同步電機 (p erm anent m agnet synchronous m otor ，PM SM ) 作 為 電能 到 機 械 能 轉 換 的 核 心 部 件 ，其 結 構 圖 如 圖 1 所示 。
伺 服控制主 要解 決 位 置 控 制 問題 ，要 求 系統 具 有 對位 置 指 令 準 確 的跟 蹤 能 力 。對 于 伺 服 系 統 而 言 ，位置 指令 是一 個 隨機變 量 ，系統必 須具有 良好 的 跟隨性 能 ，才 能 準 確跟 蹤 給 定 位 置 的變 化 。對 于調 速系統 ，通常給定信號為恒定值 ，這就要求系統具有 良好 的抗擾性能 ，以抵抗外界 擾動 引起的變化?？?制算法選擇模塊首先進行伺服控制，確保 電動缸推 桿 準確 跟蹤 給定指 令 ，當推桿 到達 指定 位置 后 ，進 行 恒轉 速控 制 ，以實 現 電動 缸集 中力 的 閉環控 制 。
速度環采用 PI 調節 ，限幅輸出作為轉矩電流的 給定值 。檢測到的 PM SM 定子三相電流經 Clark 變換和 Park 變換 ，得到同步旋轉 dq 軸系的電流 i ，i ，／‘~qref，t’dref與 i。，id 的差值作為 電流調節 器的輸 入 ， 電流調節器的輸出經過 2／3 變換模塊 ，得 到定子三 相電流給定值 i i i ，電流環采用 PI控制。將 檢測 到的 PM SM 定子三 相電流值 i ，i ，i 分別 與i ，ib ／％。ref的差值作為脈寬調制 (Pulse W idth M od— ulation ，PW M )控制器的輸入 ，PW M 控制器輸出六路 信號 ，作為三相全橋逆變器的控制信號 ，從而驅動電 機運行 。PW M 控制器采用滯環比較控制 ，迫使各相 電流 it( ：a，b，c)在滯環寬度 2A hj(Ahj：Inax( 一 ij，設定的最大電流偏差 ) 內呈鋸齒狀地不斷跟蹤 給定 電流 的波形 ，從 而 有效 控制 各相 電流 的 偏 差 。
2 仿 真與分析
為 驗證 上 述 電動缸 集 中力 控 制 系統 的有 效性 ， 利用 M atlab／sim ulink 軟件建立 系統仿真模 型(模型 圖略) ，電動缸驅動 系統基 于永磁 同步電動機轉子 磁場定向矢量控 制。系統構建 采用模塊化建模 思 想 ，將系統分割為多個功能獨立的子模塊 ，其 中主要 包括 ：控制選擇模塊 (伺服控制模塊、推力 閉環控制 模塊 ) ，速度控制模塊 ，3／2 變換模塊 、2／3 變換模塊 以及 PW M 逆 變控制 模 塊 等 。電 動缸 控 制 系統 的參 數 如表 1 所示 。
外 環控 制 選擇 器 的控 制原 理 如 圖 3 所 示 ，電動 缸 系統 首先進 行伺 服 控 制 ，電動 缸 推桿 按 照 給定 指 令 到達 指定位 置且 進入 穩態 后 電動執 行器需 按 照給 定力進行加載，此時控制選擇器將根據給定推力進 行推 力 閉環控 制 。位 置 閉 環 采用 比例 調 節 器 ，推 力 閉環 采用 PI 控 制 ，選 擇 控 制 器 模 塊 輸 出為 轉 速 參 考值 。
本文鏈接：http://www.jueshidun.cn/sfddgzs106.html
