交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及其研究熱點(diǎn)

許煒康（浙江工業(yè)大學(xué)，浙江　杭州　　310014）

交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及其研究熱點(diǎn)

許煒康
（浙江工業(yè)大學(xué)，浙江杭州310014）

摘要：當(dāng)前，我國(guó)對(duì)交流伺服控制系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代，研究隊(duì)伍主要是高校和專門的研究所，在該方面的研究我國(guó)不惜投入大量成本，主要運(yùn)用于軍事、航空事業(yè)的發(fā)展。盡管如此，我國(guó)的交流伺服控制系統(tǒng)由于生產(chǎn)緩慢批量少，價(jià)格高且技術(shù)水平低導(dǎo)致其不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需要，運(yùn)用領(lǐng)域范圍小。本文主要分析了交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和研究熱點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：伺服控制系統(tǒng)；發(fā)展現(xiàn)狀；研究熱點(diǎn)

交流伺服控制系統(tǒng)主要包括異步電機(jī)和同步電機(jī)的交流伺服控制系統(tǒng)兩種，具有穩(wěn)定性好，精確性高等優(yōu)點(diǎn)。隨著科技水平的不斷提高，現(xiàn)代交流伺服控制系統(tǒng)也在不斷地發(fā)生變革，由原來的模擬向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，數(shù)字化已經(jīng)普遍涉及到該系統(tǒng)的各個(gè)控制環(huán)節(jié)中，其生命發(fā)展周期越來越短。因此，對(duì)于交流伺服控制系統(tǒng)的熱點(diǎn)進(jìn)行研究分析要立足市場(chǎng)發(fā)展需求，并對(duì)其發(fā)展的新形勢(shì)和前景作出準(zhǔn)確判斷。

1　我國(guó)交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1當(dāng)前市場(chǎng)上交流伺服控制系統(tǒng)的分類

當(dāng)前市場(chǎng)上，交流伺服控制系統(tǒng)的按期電機(jī)容量可對(duì)其進(jìn)行微型、小型、中型和大型四種規(guī)格分類。釹鐵硼隨著永磁技術(shù)的不斷改造和發(fā)展，被廣泛地運(yùn)用到永磁伺服電機(jī)的改造中去。當(dāng)前，市場(chǎng)上的所有電機(jī)總類中，永磁伺服電機(jī)是最受歡迎的，因?yàn)橛来潘欧姍C(jī)采用了先進(jìn)的永磁制造材料結(jié)合科學(xué)合理的交流伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得伺服電機(jī)的通信效率、生命周期和分辨率等多項(xiàng)指標(biāo)都得到了很大程度上的提高，這些指標(biāo)改善以往電機(jī)機(jī)身強(qiáng)大的劣勢(shì)，實(shí)現(xiàn)小的伺服電機(jī)也能朝著高配置高性能的方向發(fā)展，開拓伺服電機(jī)的市場(chǎng)。

由于交流伺服控制系統(tǒng)在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中的運(yùn)用日益廣泛，以其為基礎(chǔ)的相關(guān)種類產(chǎn)品也得到開拓與發(fā)展，產(chǎn)品的種類日益多樣化齊全，不在僅僅是局限于伺服電機(jī)的生產(chǎn)，轉(zhuǎn)向了變頻器，伺服控制器等多個(gè)種類，在工業(yè)領(lǐng)域一應(yīng)俱全。交流伺服控制系統(tǒng)有原來的模擬伺服系統(tǒng)向數(shù)字模擬伺服系統(tǒng)再向全數(shù)字伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，其伺服電機(jī)可以分為同步電機(jī)和異步電機(jī)兩種。

1.2當(dāng)前我國(guó)交流伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的優(yōu)劣勢(shì)

當(dāng)前，永磁式交流伺服控制系統(tǒng)在交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展中占據(jù)主導(dǎo)地位。我國(guó)地域廣闊，稀土資源豐富，在永磁式材料稀土資源和對(duì)永磁式電機(jī)的開發(fā)和研究技術(shù)水平，我國(guó)在國(guó)際上處于優(yōu)勢(shì)地位，這為我國(guó)永磁式交流伺服電機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展提供了有利條件。但是，目前我國(guó)交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展在速度控制范圍、速度的精確度調(diào)節(jié)以及運(yùn)行穩(wěn)定性等多個(gè)方面仍與國(guó)外的研究有一點(diǎn)的差距。如在電機(jī)的響應(yīng)頻率上，國(guó)外水平已經(jīng)達(dá)到900Hz，而我國(guó)目前的水平只達(dá)到200Hz～500Hz，與國(guó)外的先進(jìn)水平存在明顯的差距。國(guó)外對(duì)交流伺服控制系統(tǒng)的核心技術(shù)進(jìn)行封鎖，嚴(yán)重地影響了我國(guó)交流伺服控制系統(tǒng)技術(shù)的前進(jìn)與發(fā)展，因此，我國(guó)應(yīng)該要發(fā)揚(yáng)自己的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)永磁式伺服控制系統(tǒng)的研究。

2　交流伺服控制系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)

2.1交流伺服控制系統(tǒng)的研究方向

當(dāng)前，交流伺服控制系統(tǒng)正在朝著永磁化、全數(shù)字化和高度集成一體化以及網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)轉(zhuǎn)變。我國(guó)永磁材料和稀土材料資源豐富，能夠?yàn)橛来攀剿欧刂葡到y(tǒng)電機(jī)的發(fā)展提供成本低廉的原料，且永磁式電機(jī)抗震能力強(qiáng)，性能高，其運(yùn)用領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展到電動(dòng)汽車和電梯各個(gè)領(lǐng)域中去，運(yùn)用范圍廣。伺服控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的估算工作都有計(jì)算機(jī)軟件代行，實(shí)現(xiàn)伺服控制系統(tǒng)的高度數(shù)字化，使其更新方式更加靈活多樣。伺服控制系統(tǒng)的智能模塊已經(jīng)將保護(hù)、驅(qū)動(dòng)和開關(guān)控制融為一體，不再對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)，大大減少產(chǎn)品的體積，提高產(chǎn)品的工作效率。將交流伺服控制系統(tǒng)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)車間機(jī)器自動(dòng)化工作模式的形成，促進(jìn)各個(gè)控制系統(tǒng)自動(dòng)化，加速綜合自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程。

2.2交流伺服控制系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)

直線電動(dòng)機(jī)在數(shù)控機(jī)床中的運(yùn)用具有加減速自由不受擾，高速度響應(yīng)且其精度高等方面的優(yōu)勢(shì)，但是它不能安裝在機(jī)床的邊緣，智能安裝在機(jī)床的身上，導(dǎo)致其防塵仿磁效果不佳，且不夠靈活等問題的出現(xiàn)，這給直線電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)增添了難度，未來直線電動(dòng)機(jī)的發(fā)展應(yīng)該朝著能夠消除端部磁效應(yīng)，控制器要有更強(qiáng)的魯棒性方向發(fā)展。要盡量消除伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)在工作過程中的摩擦系數(shù)，消除摩擦噪音，提高工作速度和工作效率的精度，這也是未來伺服控制系統(tǒng)工作研究的一個(gè)主要方向。高檔數(shù)控機(jī)床中的軌跡多傳動(dòng)聯(lián)動(dòng)伺服控制器中的個(gè)控制器的精確性不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致刀具軌跡運(yùn)動(dòng)不夠精準(zhǔn)，單軸軌跡運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)較大的誤差，多軸之間不能夠很好地配合，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)工作，這是交流伺服控制系統(tǒng)發(fā)展需要研究的又一個(gè)熱點(diǎn)問題。二自由度方法設(shè)計(jì)交流伺服控制系統(tǒng)能夠有效地克服伺服系統(tǒng)滯后的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)單軸軌跡運(yùn)動(dòng)的高精度性，克服魯棒性的脆弱性，以零誤差的相位來對(duì)交流伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤控制，使交流伺服控制系統(tǒng)能夠朝著更穩(wěn)定，精確度更高的方向發(fā)展。

結(jié)語

隨著市場(chǎng)需求的轉(zhuǎn)變以及科技水平的提高，交流伺服控制系統(tǒng)的運(yùn)用范圍越來越廣，對(duì)其研究發(fā)展也在發(fā)生日新月異的變化，伺服控制系統(tǒng)由原來的模擬控制系統(tǒng)向模擬數(shù)字相結(jié)合控制系統(tǒng)再向全數(shù)字化的控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變發(fā)展，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)伺服控制系統(tǒng)的網(wǎng)路化和智能化，使交流伺服控制系統(tǒng)能夠最大化地?cái)U(kuò)大其優(yōu)點(diǎn)，更好地為經(jīng)濟(jì)工業(yè)發(fā)展服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭澤東，李永東.永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].伺服控制，2013，45（12）：125-130.

[2]盧禮華，梁迎春，于福利，蘇寶庫.機(jī)電伺服系統(tǒng)機(jī)構(gòu)和控制集成設(shè)計(jì)方法研究現(xiàn)狀[J].航空精密制造技術(shù)，2014，12 （06）：163-165.

[3]陳吉紅，朱志紅，熊清平.發(fā)展我國(guó)伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)的探討[J].伺服控制，2012，48（02）：15-20.

中圖分類號(hào)：TM921

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：許煒康（1993—），男，浙江省富陽市人，學(xué)校：浙江工業(yè)大學(xué)，專業(yè)方向：機(jī)電一體化。