第二章 永磁同步电机的数学模型及控制策略
1.1 引言
1.2 交流伺服系统简介
1.2.1 交流伺服控制系统的发展
虽然交流电机早已出现，但在伺服系统中控制复杂，无法达到人们理想的效果，使
得应用受到局限。而直流电机控制简单，因此应用广泛。年，德国西门子工程师
提出了通过矢量控制方法控制电机，使交流电机能够和直流电机的控制性能相
媲美，解决了长期阻碍交流电机发展的控制问题。交流电机才开始广泛在伺服控制领域
应用起来，未来必将取代直流电机，在伺服控制领域中占主导地位。
由于各项相关技术理论的快速发展，其实用技术也愈发成熟，发达国家的电器公司
在伺服控制领域，直流电机已经由交流电机完全代替。目前，虽然交流伺服控制在国外
的应用与发展都获得了巨大的成功与发展，但在我国由于交流伺服控制系统研究和应用
起步较晚，距离发达国家还有很大的差距。由于工业制造业对交流伺服电机的需求使交
流伺服控制器的研究逐年变热。目前，国家高度重视交流伺服控制的发展，已将其加入
专项计划，提高交流伺服系统的研发与应用。 根据交流伺服电机控制系统的发展趋势，
可以得出以下结论：
(1)直流伺服开始由交流伺服取代
在发达国家，交流伺服电机占有率超过了，但目前在国内占有率仍然较低，随
着交流伺服技术提高，交流伺服电机迟早会取代直流伺服电机以满足高精度的工业要求。
(2)实现数字化控制
交流伺服系统的核心是交流伺服控制器，需要其能够快速完成一些复杂的算法，控
制器的性能对系统的影响很大。随着科技的进步，集成芯片运算处理速度日益加快，如
有强大的数字信号处理能力，能够对先进的控制算法进行快速处理，因此包括交流
伺服控制系统在内的各种领域选择作为核心单元。
(3)智能化
智能化是未来的趋势，要求系统不仅能够储存伺服系统中的参数，还能够根据系统
不同的运行状态和控制要求，对系统中的参数自整定，当系统出现问题时，能够显示故
障的原因和类型。在许多情况下，我们无法轻易的获得精确的数学模型，因此难以设定
初始参数，但智能控制可以利用智能算法的优越性，反复多次运算寻找最优值，降低了
设计开发的难度。
1.2.2 交流伺服系统的组成
交流伺服系统主要由交流伺服电机、检测元件、功率驱动变换器以及三个控制环组
成，如图所示。
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