超同步主轴电机高性能交流伺服系统的发展现状和展望

    近10年来，永磁同步电动机的功率快速提高，与感应电动机和普通同步电动机相比，它控制复杂、良好的低速运转功用及较高的性价比等优点使得其逐渐成为交流伺服系统执行电动机的主流。尤其是在高精度、高功用要求的中小功率伺服范围。而交流异步伺服系统仍主要集中在功用要求不高的、大功率伺服范围，永磁无刷同步电动机的优势尤为明显。

    自20世纪80年代前期以来，随着现代工业的快速开展，对作为工业设备的重要驱动源之一的伺服系统提出了越来越高的要求，研讨和开展高功用交流伺服系统成为国内外同仁的共识。有些努力曾经取得了很大的效果，“硬方式”上存在包括提高制造电机资料的功用，改良电机结构，提高逆变器和检测元件功用、精度等研讨方向和努力。“软方式”上存在从控制战略的角度着手提高伺服系统功用的研讨和探求。如采用“卡尔曼滤波法”估量转子转速和位置的“无速度传感器化”；采用高功用的永磁资料和加工技术改良PMSM转子结构和功用，以经过消弭/削弱因齿槽转矩所形成的PMSM转矩脉动对系统功用的影响；采用基于现代控制实际为基础的具有将强鲁棒性的滑模控制战略以提高系统对参数摄动的自顺应才干；在传统PID控制基础上进入非线性和自顺应设计方法以提高系统对非线性负载类的调理和自顺应才干；基于智能控制的电机参数和模型识别，以及负载特性识别。

    关于开展高功用交流伺服系统来说，由于在一定条件下，作为“硬方式”存在的伺服电机、逆变器以相应反应检测装置等功用的提高遭到许多客观因数的制约；而以“软方式”存在的控制战略具有较大的柔性，近年来随着控制实际新的开展，尤其智能控制的兴起和日趋成熟，加之计算机技术、微电子技术的迅猛开展，使得基于智能控制的先进控制战略和基于传统控制实际的传统控制战略的“集成”得以完成，并为其实践运用奠定了物质基础。

    伺服电机自身是具有一定的非线性、强耦合性及时变性的“系统”，同时伺服对象也存在较强的不确定性和非线性，加之系统运转时遭到不同水平的搅扰，因此按惯例控制战略很难满足高功用伺服系统的控制要求。为此，如何结合控制实际新的开展，引进一些先进的“复合型控制战略”以改良“控制器”功用是以后开展高功用交流伺服系统的一个主要“打破口”。

    21世纪是一个崭新的世纪，也定将是各项迷信技术飞速开展的世纪。相信随着资料技术、电力电子技术、控制实际技术、计算机技术、微电子技术的快速开展以及电机制造工艺水平的逐渐提高，同时随同着制造业的不时晋级和“柔性制造技术”的快速开展，必将为“柔性加工和制造技术”的中心技术之一的“伺服驱动技术”迎来又一大好的开展机遇。

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