什么是三环控制(电流环、速度环、位置环),三环控制在伺服系统中的应用,课程整体框架与学习目标。
伺服电机工作原理,编码器与反馈系统,PWM调制与功率驱动。
电机电气方程,电流环被控对象传递函数推导,PWM逆变器等效模型。
电流采样与滤波,数字控制延迟分析,电流环连续域模型建立。
PI控制器原理,电流环PI参数整定方法(模最优法),仿真验证。
抗积分饱和策略,电流环限幅设计,离散化方法(双线性变换)。
Simulink电流环模型搭建,阶跃响应与带宽测试,电流环性能指标分析。
电机机械方程,速度环被控对象传递函数推导,负载转矩扰动模型。
速度采样方法(M法、T法、MT法),速度滤波与延迟补偿,速度环连续域模型。
PI控制器在速度环中的应用,速度环PI参数整定(对称最优法),仿真对比。
速度前馈控制,扰动观测器(DOB)原理,抗负载扰动设计。
Simulink速度环模型搭建,加减速响应测试,抗扰动性能分析。
位置环被控对象传递函数,位置采样与量化误差,位置环连续域模型。
P控制器与PDF控制器,位置环参数整定,定位精度分析。
位置前馈控制,S曲线速度规划原理,轨迹跟踪误差分析。
Simulink位置环模型搭建,点位运动与轨迹跟踪测试,稳态误差分析。
三环串联传递函数,带宽分配原则(内环快、外环慢),稳定性分析。
完整三环Simulink模型搭建,参数整定流程,阶跃响应测试。
正弦波跟踪测试,梯形轨迹跟踪测试,抗扰动综合测试。
DSP/FPGA控制架构,PWM生成与ADC采样配置,中断服务程序设计。
电流环数字实现(定时器中断),速度环数字实现(位置差分),位置环数字实现。
控制周期分配策略,多速率采样问题,任务调度与实时性分析。
死区效应与补偿,摩擦模型(库仑+粘滞),齿槽转矩脉动。
自适应控制基础,自整定PI参数,模型参考自适应控制。
滑模控制基础,滑模控制在速度环中的应用,抖振抑制方法。
无传感器控制基础,反电动势法位置估计,高频注入法。
HIL仿真原理,实时仿真机配置,HIL测试用例设计。
调试工具与方法(示波器、逻辑分析仪),常见问题排查,性能优化技巧。
综合项目需求分析,完整三环控制系统设计流程,课程知识点回顾与展望。