ACサーボモーター駆動制御戦略

永久磁石同期モータに代表されるACサーボモータモデルは、強結合の時変非線形システムです。制御戦略は複雑であるため、ACサーボシステムの性能は採用する制御戦略に直接関係しています。優れた制御戦略は、ハードウェア設計の欠如を補うだけでなく、システムのパフォーマンスをさらに向上させることができます。制御戦略はACサーボで重要な役割を果たします。高性能ACサーボシステムの制御戦略の要件は次のように要約することができます。システムは速い動的応答と高い動的および静的精度を持つだけでなく、システムはまたパラメータ変化と外乱に対して鈍感である。

代表的な永久磁石同期電動機の制御戦略は、速度開ループ定電圧比（u / f =一定）制御、古典的pid制御、磁場指向制御（ベクトル制御）、および直接トルクによって代表される伝統的な制御戦略を持っている。。制御、スライディングモード可変構造制御、適応制御、非線形フィードバック線形化理論などは、ファジィ制御およびニューラルネットワーク制御によって表される現代の制御戦略およびインテリジェント制御を表す。

従来の管理戦略

（1）定電圧比制御

固定子電圧降下補償による定電圧周波数比制御は同期電動機の空隙磁束が一定であることを保証し、調整周波数は電動機の回転速度を同期的に変化させるために与えられる。この制御方式は、モータのエアギャップ磁束を制御するだけで、トルクを調整できず、回転子の振動や脱調などの問題が発生しやすい開ループ制御です。同時に、定電圧周波数比制御はモータの定常状態モデルに基づいているので、その動的制御性能は高くなく、高性能要求を伴うサーボ駆動制御の機会には適していない。

良好な動的性能を達成するためには、それはモータの動的数学モデルに基づいていなければならない。 AC永久磁石同期モータの動的数学モデルは、非線形の強結合の時変多変数システムです。良好な制御性能を得るためには、角速度と電流のデカップリング制御、すなわちベクトル制御技術が必要です。

（2）古典的なpidコントロール

pidコントローラーは、比例、積分、および微分関数を使用して制御誤差を計算し、制御対象を制御します。 pidコントローラは現在最も広く使われているレギュレータです。それは簡単な構造、よい安定性、信頼できる操作および便利な調節の利点があります。これは常に産業用制御の主要技術の1つであり、ほとんどのサーボ制御アプリケーションを満たすことができます。

しかし、従来のACサーボ同期モーターの3ループPID調整制御モードにはまだいくつかの問題があります。例えば、調整器パラメータの調整は面倒であり、誤差は大きく、そしてシステムモデルおよびパラメータへの依存は強い。一部の高精度アプリケーションでは、システム要件を満たすことが非常に困難です。

（3）磁場配向制御（id = 0）

ベクトル制御は制御対象の正確な数学モデルに基づいているため、ACモータ制御は、外部の巨視的定常状態制御からモータ内部の電磁過程の過渡制御まで制御されます。ベクトル制御は交流電動機内部の複素結合の非線形変数を座標変換により相対座標系が静止している直流変数（電流、鎖交磁束、電圧など）に変換し、近似デカップリング制御を実現し、制約条件を求めるある目標を達成するための条件ターゲットの最適制御戦略、id = 0制御はベクトル制御の具体的な制御戦略です。永久磁石同期電動機の交差軸電流デカップリングは、回転子座標系において実現される。 idとiqの二重電流閉ループの存在により、モーターが作られます。モータの電磁トルク制御を実現するために、iq電流はシステムトルク基準（te = ktiq、ktはモータトルク係数）に動的に従います。この制御方法により、モータシステムはより良い出力トルク直線性と最大直線トルクを持つことができます。同時に、すべての電流が電磁トルクを発生させるために使用されるので、モータ過負荷能力は、モータの始動および制動速度を改善するために十分に利用することができ、そしてモータは優れた始動および制動性能を有する。

ベクトル制御技術は20年以上の研究と完成度を経験しており、速度制御システムにおけるその性能は優れています。低速（定トルク制御モード）または高速（定電力制御モード）のどちらであっても、その干渉防止特性制動特性と定常速度特性の両方がDC速度制御システムを満たすか、それを上回ります。ただし、ベクトル制御モデルとアルゴリズムはもっと複雑です。実装時に座標変換を行う必要があります。モーターシステムの電圧と電流を直接軸と交差軸で完全に切り離すことは困難です。これは、モーターシステムの動特性と効率に影響します。