雙起升場橋雙吊具位置同步控制方法研究

摘 要 目前，集裝箱港口作業(yè)多采用單箱操作，大大影響了港口的作業(yè)效率。文章根據(jù)雙吊具的操作原理，在雙電機傳動試驗平臺的基礎(chǔ)上，建立了異步電機矢量控制的Simulink仿真模型，在Simulink仿真的基礎(chǔ)上，提出了半閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)方法，實驗結(jié)果表明，無論是正常狀況還是干擾作用下，電機2均能可靠跟蹤電機1的運動，兩者同步誤差較小，達到了較好的同步效果。

關(guān)鍵詞 雙吊具，雙電機，Simulink，位置跟蹤

中圖分類號：TH21 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0032-02

雙起升場橋雙吊具的同步運動是雙起升場橋雙吊具關(guān)鍵技術(shù)，而吊具的運動是通過電機驅(qū)動的，所以，要控制雙吊具的運動同步，關(guān)鍵是控制兩臺電動機的轉(zhuǎn)速與位置?；谶@些問題，本文著重從控制雙場橋雙電機的協(xié)調(diào)性出發(fā)，研究在沒有機械控制和人為設(shè)定的情況下，雙電機對實時情況作出自動調(diào)整。

1 異步電機速度控制與雙電機位置同步控制

由于將直流標(biāo)量作為電機外部的控制量，然后又將其變換成交流量去控制交流電機的運行，均是通過矢量坐標(biāo)變換來實現(xiàn)的。將三相靜止坐標(biāo)系變換至兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。則在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d-q坐標(biāo)系）上的數(shù)學(xué)模型如下。

1.1 磁鏈方程

（1）

式中Lm為d-q坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感（Lm=3/2Lms），L為d-q坐標(biāo)系下等效兩相繞組的自感（L=Lm+Ll），下標(biāo)s，r分別表示定子與轉(zhuǎn)子。

1.2 轉(zhuǎn)矩和運動方程

（2）

其中，為電機轉(zhuǎn)子角速度。構(gòu)建異步電動機在兩相同步旋轉(zhuǎn)的d-q坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型。在此坐標(biāo)下的w-wr-is狀態(tài)方程為

（3）

可得

（4）

（5）

式（3）、（4）、和式（5）構(gòu)成了矢量控制基本方程。

2 雙電機位置跟蹤控制方法、系統(tǒng)軟件研發(fā)

本實驗平臺的驅(qū)動電機和負(fù)載電機均采用Y2VP系列變頻調(diào)速電動機，均是帶有速度傳感器的三相交流異步電機，均采用矢量控制策略進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并且?guī)в蠱p60終端顯示編碼器，可以直接讀得轉(zhuǎn)矩和電動機實時轉(zhuǎn)速，驅(qū)動電機和實物電機同軸相連，這就方便了后面驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速的讀取和界面的控制。實驗平臺所使用的負(fù)載電機和驅(qū)動電機相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 驅(qū)動電機和負(fù)載電機各參數(shù)

額定

電壓（V） 額定電流（A） 額定功率（kW） 額定

轉(zhuǎn)速

（r/min） 額定轉(zhuǎn)矩（N·M） 功率因素（cos） 頻率（Hz）

負(fù)載電機 400 54.7 30 1475 194 0.86 50

驅(qū)動電機 400 66.7 37 1475 240 0.87 50

根據(jù)實驗平臺實物電機的相關(guān)參數(shù)和電機控制算法建立Smulink模型。所搭建的帶速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的電氣原理圖如圖1所示。在圖中，主電路采用了電流滯環(huán)控制逆變器。在控制電路中，轉(zhuǎn)速環(huán)后增加了轉(zhuǎn)矩控制環(huán)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出T*e，是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR的輸入，而轉(zhuǎn)矩的反饋信號則是通過矢量控制方程計算得到的Te。電路中的磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR設(shè)置了電流變換和磁鏈觀測環(huán)節(jié)，用于對電動機定子磁鏈的控制。定子電流的轉(zhuǎn)矩分量i*st和勵磁分量i*sm分別是ATR和ApsiR的輸出。由圖1可以看出i*st和i*sm經(jīng)過2r/3r變換后得到i*sA、i*sB、i*sC，并通過電流滯后環(huán)控制PWM逆變器控制電動機定子的三相電流。

給定轉(zhuǎn)速為1400 r/min，空載起動，在6 s時加載60 N·M，系統(tǒng)的Simulink仿真結(jié)果如圖2所示。其中圖2（a）為電動機的轉(zhuǎn)速曲線，圖2（b）為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出波形。在下圖波形中可以看到，在矢量控制下，0-3.5 s時間內(nèi)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)上升，加載后上升略有下降但很快恢復(fù)，在3.5 s時達到給定轉(zhuǎn)速，在第6 s對系統(tǒng)加載，這兩個時刻系統(tǒng)調(diào)節(jié)器和電流、轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的響應(yīng)。由圖1可知由ATR和ApsiR都是帶限幅的PI調(diào)節(jié)器，因此可以保證定子電流的給定值i*sA、i*sB、i*sC保持不變，實現(xiàn)恒電流起動。根據(jù)仿真波形可以看出，此仿真模型很好的模擬了三相異步交流電機在矢量控制方法下的電機特性，并且穩(wěn)定性良好。

（a）電動機的轉(zhuǎn)速曲線

（b） 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出波形

圖2 帶速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的電機仿真

在Matlab/Simulink環(huán)境下，通過對異步電機數(shù)學(xué)模型的分析推導(dǎo)，建立異步電機半閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)的模型，整體的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。系統(tǒng)包括PID整定控制器模塊、電機推進系統(tǒng)模塊、電機新的位置模塊、位置反饋模塊。

圖3 三相異步電機位置跟蹤控制系統(tǒng)原理框圖

在Matlab/Simulink環(huán)境下，通過對異步電機數(shù)學(xué)模型的分析推導(dǎo)，建立異步電機三閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)的模型。電機位置跟蹤系統(tǒng)采用具有位置、速度、電流反饋的三閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其中電流環(huán)、速度環(huán)為內(nèi)環(huán)，位置環(huán)位外環(huán)，這樣的三環(huán)結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)和動態(tài)性能。電流環(huán)采用PI控制算法，在設(shè)置時須考慮電流的快速跟隨性能；速度環(huán)同樣采用PI調(diào)節(jié)，在控制系統(tǒng)中起著承上啟下的作用；位置環(huán)的作用是保證整個伺服系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效的運行。

位置跟蹤仿真結(jié)果如圖4所示。由圖可以看出，仿真模型具有很好的位置跟蹤性能。

圖4 雙電機位置跟蹤控制仿真圖

3 總結(jié)與展望

本文在實物電機的特性基礎(chǔ)上，建立帶有速度傳感器的三相異步交流電機Simulink仿真模型，在此模型的基礎(chǔ)上仿真了三相電機的起動特性，其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩特性和實物電機的特性基本類似，啟動加速特性穩(wěn)定，仿真一段時間后電機達到最高轉(zhuǎn)速狀態(tài)運行，轉(zhuǎn)矩特性良好，很好的驗證了仿真模型的穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻

[1]秦憶.現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1995：2-4.

[2]W Bolton.Control Engineering[M].New York：Addison Wesley Longman Limited，1998.89-90

[3]項云韋.多臺電機周步協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的變結(jié)構(gòu)控制[J].電氣傳動自動化，1999，21（3）：33-34.

[4]Zhang W.Design PID controllers for desired time-domain or frequency-domain response[J].ISA Transactions，2002，4l（4）：511-520.

作者簡介

安婷婷（1986-），女，2011年畢業(yè)于上海海事大學(xué)檢測技術(shù)與自動化裝置技術(shù)專業(yè)，獲碩士研究生學(xué)位，研究方向：港口設(shè)備檢驗檢測研究。endprint

摘 要 目前，集裝箱港口作業(yè)多采用單箱操作，大大影響了港口的作業(yè)效率。文章根據(jù)雙吊具的操作原理，在雙電機傳動試驗平臺的基礎(chǔ)上，建立了異步電機矢量控制的Simulink仿真模型，在Simulink仿真的基礎(chǔ)上，提出了半閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)方法，實驗結(jié)果表明，無論是正常狀況還是干擾作用下，電機2均能可靠跟蹤電機1的運動，兩者同步誤差較小，達到了較好的同步效果。

關(guān)鍵詞 雙吊具，雙電機，Simulink，位置跟蹤

中圖分類號：TH21 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0032-02

雙起升場橋雙吊具的同步運動是雙起升場橋雙吊具關(guān)鍵技術(shù)，而吊具的運動是通過電機驅(qū)動的，所以，要控制雙吊具的運動同步，關(guān)鍵是控制兩臺電動機的轉(zhuǎn)速與位置。基于這些問題，本文著重從控制雙場橋雙電機的協(xié)調(diào)性出發(fā)，研究在沒有機械控制和人為設(shè)定的情況下，雙電機對實時情況作出自動調(diào)整。

1 異步電機速度控制與雙電機位置同步控制

由于將直流標(biāo)量作為電機外部的控制量，然后又將其變換成交流量去控制交流電機的運行，均是通過矢量坐標(biāo)變換來實現(xiàn)的。將三相靜止坐標(biāo)系變換至兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。則在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d-q坐標(biāo)系）上的數(shù)學(xué)模型如下。

1.1 磁鏈方程

（1）

式中Lm為d-q坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感（Lm=3/2Lms），L為d-q坐標(biāo)系下等效兩相繞組的自感（L=Lm+Ll），下標(biāo)s，r分別表示定子與轉(zhuǎn)子。

1.2 轉(zhuǎn)矩和運動方程

（2）

其中，為電機轉(zhuǎn)子角速度。構(gòu)建異步電動機在兩相同步旋轉(zhuǎn)的d-q坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型。在此坐標(biāo)下的w-wr-is狀態(tài)方程為

（3）

可得

（4）

（5）

式（3）、（4）、和式（5）構(gòu)成了矢量控制基本方程。

2 雙電機位置跟蹤控制方法、系統(tǒng)軟件研發(fā)

本實驗平臺的驅(qū)動電機和負(fù)載電機均采用Y2VP系列變頻調(diào)速電動機，均是帶有速度傳感器的三相交流異步電機，均采用矢量控制策略進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并且?guī)в蠱p60終端顯示編碼器，可以直接讀得轉(zhuǎn)矩和電動機實時轉(zhuǎn)速，驅(qū)動電機和實物電機同軸相連，這就方便了后面驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速的讀取和界面的控制。實驗平臺所使用的負(fù)載電機和驅(qū)動電機相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 驅(qū)動電機和負(fù)載電機各參數(shù)

額定

電壓（V） 額定電流（A） 額定功率（kW） 額定

轉(zhuǎn)速

（r/min） 額定轉(zhuǎn)矩（N·M） 功率因素（cos） 頻率（Hz）

負(fù)載電機 400 54.7 30 1475 194 0.86 50

驅(qū)動電機 400 66.7 37 1475 240 0.87 50

根據(jù)實驗平臺實物電機的相關(guān)參數(shù)和電機控制算法建立Smulink模型。所搭建的帶速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的電氣原理圖如圖1所示。在圖中，主電路采用了電流滯環(huán)控制逆變器。在控制電路中，轉(zhuǎn)速環(huán)后增加了轉(zhuǎn)矩控制環(huán)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出T*e，是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR的輸入，而轉(zhuǎn)矩的反饋信號則是通過矢量控制方程計算得到的Te。電路中的磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR設(shè)置了電流變換和磁鏈觀測環(huán)節(jié)，用于對電動機定子磁鏈的控制。定子電流的轉(zhuǎn)矩分量i*st和勵磁分量i*sm分別是ATR和ApsiR的輸出。由圖1可以看出i*st和i*sm經(jīng)過2r/3r變換后得到i*sA、i*sB、i*sC，并通過電流滯后環(huán)控制PWM逆變器控制電動機定子的三相電流。

給定轉(zhuǎn)速為1400 r/min，空載起動，在6 s時加載60 N·M，系統(tǒng)的Simulink仿真結(jié)果如圖2所示。其中圖2（a）為電動機的轉(zhuǎn)速曲線，圖2（b）為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出波形。在下圖波形中可以看到，在矢量控制下，0-3.5 s時間內(nèi)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)上升，加載后上升略有下降但很快恢復(fù)，在3.5 s時達到給定轉(zhuǎn)速，在第6 s對系統(tǒng)加載，這兩個時刻系統(tǒng)調(diào)節(jié)器和電流、轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的響應(yīng)。由圖1可知由ATR和ApsiR都是帶限幅的PI調(diào)節(jié)器，因此可以保證定子電流的給定值i*sA、i*sB、i*sC保持不變，實現(xiàn)恒電流起動。根據(jù)仿真波形可以看出，此仿真模型很好的模擬了三相異步交流電機在矢量控制方法下的電機特性，并且穩(wěn)定性良好。

（a）電動機的轉(zhuǎn)速曲線

（b） 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出波形

圖2 帶速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的電機仿真

在Matlab/Simulink環(huán)境下，通過對異步電機數(shù)學(xué)模型的分析推導(dǎo)，建立異步電機半閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)的模型，整體的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。系統(tǒng)包括PID整定控制器模塊、電機推進系統(tǒng)模塊、電機新的位置模塊、位置反饋模塊。

圖3 三相異步電機位置跟蹤控制系統(tǒng)原理框圖

在Matlab/Simulink環(huán)境下，通過對異步電機數(shù)學(xué)模型的分析推導(dǎo)，建立異步電機三閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)的模型。電機位置跟蹤系統(tǒng)采用具有位置、速度、電流反饋的三閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其中電流環(huán)、速度環(huán)為內(nèi)環(huán)，位置環(huán)位外環(huán)，這樣的三環(huán)結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)和動態(tài)性能。電流環(huán)采用PI控制算法，在設(shè)置時須考慮電流的快速跟隨性能；速度環(huán)同樣采用PI調(diào)節(jié)，在控制系統(tǒng)中起著承上啟下的作用；位置環(huán)的作用是保證整個伺服系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效的運行。

位置跟蹤仿真結(jié)果如圖4所示。由圖可以看出，仿真模型具有很好的位置跟蹤性能。

圖4 雙電機位置跟蹤控制仿真圖

3 總結(jié)與展望

本文在實物電機的特性基礎(chǔ)上，建立帶有速度傳感器的三相異步交流電機Simulink仿真模型，在此模型的基礎(chǔ)上仿真了三相電機的起動特性，其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩特性和實物電機的特性基本類似，啟動加速特性穩(wěn)定，仿真一段時間后電機達到最高轉(zhuǎn)速狀態(tài)運行，轉(zhuǎn)矩特性良好，很好的驗證了仿真模型的穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻

[1]秦憶.現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1995：2-4.

[2]W Bolton.Control Engineering[M].New York：Addison Wesley Longman Limited，1998.89-90

[3]項云韋.多臺電機周步協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的變結(jié)構(gòu)控制[J].電氣傳動自動化，1999，21（3）：33-34.

[4]Zhang W.Design PID controllers for desired time-domain or frequency-domain response[J].ISA Transactions，2002，4l（4）：511-520.

作者簡介

安婷婷（1986-），女，2011年畢業(yè)于上海海事大學(xué)檢測技術(shù)與自動化裝置技術(shù)專業(yè)，獲碩士研究生學(xué)位，研究方向：港口設(shè)備檢驗檢測研究。endprint

摘 要 目前，集裝箱港口作業(yè)多采用單箱操作，大大影響了港口的作業(yè)效率。文章根據(jù)雙吊具的操作原理，在雙電機傳動試驗平臺的基礎(chǔ)上，建立了異步電機矢量控制的Simulink仿真模型，在Simulink仿真的基礎(chǔ)上，提出了半閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)方法，實驗結(jié)果表明，無論是正常狀況還是干擾作用下，電機2均能可靠跟蹤電機1的運動，兩者同步誤差較小，達到了較好的同步效果。

關(guān)鍵詞 雙吊具，雙電機，Simulink，位置跟蹤

中圖分類號：TH21 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0032-02

雙起升場橋雙吊具的同步運動是雙起升場橋雙吊具關(guān)鍵技術(shù)，而吊具的運動是通過電機驅(qū)動的，所以，要控制雙吊具的運動同步，關(guān)鍵是控制兩臺電動機的轉(zhuǎn)速與位置?；谶@些問題，本文著重從控制雙場橋雙電機的協(xié)調(diào)性出發(fā)，研究在沒有機械控制和人為設(shè)定的情況下，雙電機對實時情況作出自動調(diào)整。

1 異步電機速度控制與雙電機位置同步控制

由于將直流標(biāo)量作為電機外部的控制量，然后又將其變換成交流量去控制交流電機的運行，均是通過矢量坐標(biāo)變換來實現(xiàn)的。將三相靜止坐標(biāo)系變換至兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。則在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d-q坐標(biāo)系）上的數(shù)學(xué)模型如下。

1.1 磁鏈方程

（1）

式中Lm為d-q坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感（Lm=3/2Lms），L為d-q坐標(biāo)系下等效兩相繞組的自感（L=Lm+Ll），下標(biāo)s，r分別表示定子與轉(zhuǎn)子。

1.2 轉(zhuǎn)矩和運動方程

（2）

其中，為電機轉(zhuǎn)子角速度。構(gòu)建異步電動機在兩相同步旋轉(zhuǎn)的d-q坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型。在此坐標(biāo)下的w-wr-is狀態(tài)方程為

（3）

可得

（4）

（5）

式（3）、（4）、和式（5）構(gòu)成了矢量控制基本方程。

2 雙電機位置跟蹤控制方法、系統(tǒng)軟件研發(fā)

本實驗平臺的驅(qū)動電機和負(fù)載電機均采用Y2VP系列變頻調(diào)速電動機，均是帶有速度傳感器的三相交流異步電機，均采用矢量控制策略進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并且?guī)в蠱p60終端顯示編碼器，可以直接讀得轉(zhuǎn)矩和電動機實時轉(zhuǎn)速，驅(qū)動電機和實物電機同軸相連，這就方便了后面驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速的讀取和界面的控制。實驗平臺所使用的負(fù)載電機和驅(qū)動電機相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 驅(qū)動電機和負(fù)載電機各參數(shù)

額定

電壓（V） 額定電流（A） 額定功率（kW） 額定

轉(zhuǎn)速

（r/min） 額定轉(zhuǎn)矩（N·M） 功率因素（cos） 頻率（Hz）

負(fù)載電機 400 54.7 30 1475 194 0.86 50

驅(qū)動電機 400 66.7 37 1475 240 0.87 50

根據(jù)實驗平臺實物電機的相關(guān)參數(shù)和電機控制算法建立Smulink模型。所搭建的帶速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的電氣原理圖如圖1所示。在圖中，主電路采用了電流滯環(huán)控制逆變器。在控制電路中，轉(zhuǎn)速環(huán)后增加了轉(zhuǎn)矩控制環(huán)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出T*e，是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR的輸入，而轉(zhuǎn)矩的反饋信號則是通過矢量控制方程計算得到的Te。電路中的磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR設(shè)置了電流變換和磁鏈觀測環(huán)節(jié)，用于對電動機定子磁鏈的控制。定子電流的轉(zhuǎn)矩分量i*st和勵磁分量i*sm分別是ATR和ApsiR的輸出。由圖1可以看出i*st和i*sm經(jīng)過2r/3r變換后得到i*sA、i*sB、i*sC，并通過電流滯后環(huán)控制PWM逆變器控制電動機定子的三相電流。

給定轉(zhuǎn)速為1400 r/min，空載起動，在6 s時加載60 N·M，系統(tǒng)的Simulink仿真結(jié)果如圖2所示。其中圖2（a）為電動機的轉(zhuǎn)速曲線，圖2（b）為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出波形。在下圖波形中可以看到，在矢量控制下，0-3.5 s時間內(nèi)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)上升，加載后上升略有下降但很快恢復(fù)，在3.5 s時達到給定轉(zhuǎn)速，在第6 s對系統(tǒng)加載，這兩個時刻系統(tǒng)調(diào)節(jié)器和電流、轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的響應(yīng)。由圖1可知由ATR和ApsiR都是帶限幅的PI調(diào)節(jié)器，因此可以保證定子電流的給定值i*sA、i*sB、i*sC保持不變，實現(xiàn)恒電流起動。根據(jù)仿真波形可以看出，此仿真模型很好的模擬了三相異步交流電機在矢量控制方法下的電機特性，并且穩(wěn)定性良好。

（a）電動機的轉(zhuǎn)速曲線

（b） 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出波形

圖2 帶速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的電機仿真

在Matlab/Simulink環(huán)境下，通過對異步電機數(shù)學(xué)模型的分析推導(dǎo)，建立異步電機半閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)的模型，整體的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。系統(tǒng)包括PID整定控制器模塊、電機推進系統(tǒng)模塊、電機新的位置模塊、位置反饋模塊。

圖3 三相異步電機位置跟蹤控制系統(tǒng)原理框圖

在Matlab/Simulink環(huán)境下，通過對異步電機數(shù)學(xué)模型的分析推導(dǎo)，建立異步電機三閉環(huán)位置跟蹤控制系統(tǒng)的模型。電機位置跟蹤系統(tǒng)采用具有位置、速度、電流反饋的三閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其中電流環(huán)、速度環(huán)為內(nèi)環(huán)，位置環(huán)位外環(huán)，這樣的三環(huán)結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)和動態(tài)性能。電流環(huán)采用PI控制算法，在設(shè)置時須考慮電流的快速跟隨性能；速度環(huán)同樣采用PI調(diào)節(jié)，在控制系統(tǒng)中起著承上啟下的作用；位置環(huán)的作用是保證整個伺服系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效的運行。

位置跟蹤仿真結(jié)果如圖4所示。由圖可以看出，仿真模型具有很好的位置跟蹤性能。

圖4 雙電機位置跟蹤控制仿真圖

3 總結(jié)與展望

本文在實物電機的特性基礎(chǔ)上，建立帶有速度傳感器的三相異步交流電機Simulink仿真模型，在此模型的基礎(chǔ)上仿真了三相電機的起動特性，其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩特性和實物電機的特性基本類似，啟動加速特性穩(wěn)定，仿真一段時間后電機達到最高轉(zhuǎn)速狀態(tài)運行，轉(zhuǎn)矩特性良好，很好的驗證了仿真模型的穩(wěn)定性和可靠性。

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作者簡介

安婷婷（1986-），女，2011年畢業(yè)于上海海事大學(xué)檢測技術(shù)與自動化裝置技術(shù)專業(yè)，獲碩士研究生學(xué)位，研究方向：港口設(shè)備檢驗檢測研究。endprint