西门子6ES7222-1HD22-0XA0销售

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1 引言

随着数控加工设备的广泛应用，各种的数控加工控制系统也不断地开发出来，SINUMERIK 840D(以下简称840D)系统是当前应用较广泛的多轴控制系统之一。840D系统有完善的固定循环指令，可以在数控加工上完成钻孔、镗孔及攻丝等系列操作，在SAJO 12000P及UniSpeed3两型机床的应用中，其三坐标固定循环操作简便，参数完整，加工精度高；但在加工空间孔系时，轴方向的变化引起固定循环参数复杂化，增加了后置处理难度。840D系统的三坐标孔加工固定循环后置处理在多篇文章中已讨论，但无法处理五坐标孔加工坐标变换，因此本文对斜孔固定循环的参数变化规律进行探讨，并基于UG和CATIA位文件编制了相应的后置处理程序。

2 840D的固定循环

840D系统提供了24个固定循环，其中加工单孔的有CYCLE81～90。钻孔循环的参数包含了被加工孔的所有信息，因此后置处理需要把位文件中的定位语句和循环语句结合处理。现以CYCLE83为例先对其参数进行说明。

图1  加工方式

CYCLE83是深孔钻(Deep hole drilling)，加工方式如图1所示，其指令格式为CYCLE83(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，DAM，DTB，DTS，FRF，VARl)。各参数含义为：RTP-回退面的坐标；RFP-孔表面坐标；SDIS-距离(无符号)；DP-孔深；DPR-孔深相对RFP值，不能和DP-起给定；FDEP-钻深度；FDPR-钻深度相对值，不能和FDEP一起给定；DAM-每次钻深递减值；DTB-孔底停留时间；DTS-排屑点停留时间；FRF-钻孔速度比率(0.001～1)；VARI-排屑方式：VARI的值为0，回退SDIS的距离；其值为1时，回退RFP+SDIS的距离。
840D的固定循环加工参数完整，可以适应各种加工方式，并且也有相当的自由度让用户选择。应用中要注意FRF是一个相对值，指用当前进给速度和该比率的乘积作为钻孔速度，因此FRF应该小于1。

3 固定循环后置处理

UG和CATIA是当前航空企业应用广泛的大型/CAM工程软件，其孔加工位文件生成系统都很完善，以下从两软件的钻孔循环参数设置说明后置处理中的对应关系，均以DEEPHOLE为例。

3.1  UGⅡ的DRILLDEEP过程生成的位文件格式
CYCLE/DRILL，DEEP，STEP[，data[，data……]]，DWELL[，data]，RAPTO  [，data 1，FEDTO[，data]，CAM[，data]，RTRCTO[，data]，MMPM[，data]，OPTION。
其中关键参数含义为：DEEP-孔深；STEP[，data[，data．……]]一每次钻到的孔深；DWELL[，data]-孔底停留时间；RAPTO[，data]-距离；FEDTO[，data]-钻人深度；RTRCTO[，data]-回退距离；MMPM[，data]-钻孔速度。

3.2  CATIA的DEEPHL过程生成的位文件格式

循环指令格式：CYCLE/DEEPHL，%MFG_TOTAL_DEPTH，%MFG_bbbbb_TIP，%MFG_PLUNGE_VAL，%MFG_DWELL_TIME，%MFG_OFFSET_RET，%MFG_FEED_MACH，%MFG_SPNDL_MACH，%MFG_PLUNGE_VAL，%MFG_DEPTH_DEC。
其中关键参数含义：MFG_TOTAL_DEPTH-总深度；MFG_bbbbb_TIP-距离；MFG_PLUNGE_VAL-钻人深度；MFG_DWELL_TIME-钻到底后停留时间；MFG_OFFSET_RET-钻孔回退距离；MFG_FEED_MACH-钻孔速度；MFG_SPNDL_MACH-钻孔主轴转速；MFG_PLUNGE_VAL-钻人深度；MFG_DEPTH_DEC-钻深递减值。
各参数与CYCLE83的对应关系依据各参数的实际意义确定。当加工方式为三坐标时，位文件各参数可以和数控程序指令参数直接对应，其中的变换关系见表1。

表1  参数的变换关系

其中UG系统产生的位文件依该变换方式进行后置，结果如下(CATIA位文件后置结果类似)：
UG CLS文件：CYCLE/DRILL，DEEP，STEP，50.0000，20.0000，10.0000，DWELL，2.00，RAPTO，6.0000，FEDTO，-80.0000，CAM，2，RTRCTO，5.0000，MMPM，250.0000．OPTION
PAINT/COLOR，3
GOTO/80.0000，20.0000，100.0000，0.0000000，0.0000000，1.0000000
后置结果：
N50 C1 X80.000 Y20.000 Z105.000
N51  CYCLE83(105.000，100.000，20.000，，50.000，10.000，2.000，，0.014，1)
当加工孔系为空间任意孔时，加工方式为五坐标方式。840D系统的孔加工循环指令中孔深和轴方向的孔位均由个参数给出，简单如CYCLE81(RTP，RFP，SDIS，DP，DPR)，这五个值仅与孔的轴向参数有关。840D系统进行五坐标孔加工时，其移动坐标X、Y、Z轴定位是依赖TRAORI指令自动跟踪完成的，无法实现空间孔心坐标值直接控制孔循环轴向定位，因此要在后置处理中把加工坐标系变换成轴方向与孔心轴方向相同的坐标系，同时在加工中坐标变换。840D系统的主轴方向坐标系指令是TOFRAME。
以UniSpeed3机床为例，机床旋转轴为B轴和C轴，其旋转角度计算公式如下：

依机床结构取口β角度范围为正：
执行TOFRAME后，控制系统忽略C轴旋转，以B轴旋转后的主轴方向为Z坐标方向，Y坐标方向不变，X坐标以右手坐标系由YZ坐标方向给出

1 引言

并联运动机床(Parallel Kinematics Machine Tool，PKM)，简称并联机床(Parallel MachineT001)，也称虚拟轴机床，它以空间并联机构为基础，充分利用计算机数字控制的潜力，以软件取代部分硬件，以电气装置和电子器件取代部分机械传动，使将近两个世纪以来以笛卡儿坐标直线移动为基础的机床结构和运动学原理发生了根本变化。混联型并联运动机床(HybridPKM)，简称混联机床，属于并联运动机床概念范畴。混联结构包括串并联型、并串联型和复杂混联型，由少自由度纯并联机构再串联其它运动方向的驱动机构构成。混联运动机床混合了并联机构和串联机构，并兼具两者的特点。混联运动机床在很大程度上解决了纯并联机床在加工范围上的限制，使并联机构的应用具灵活性和实用性。各种不同的串联并联结合，为并联运动机床带来了很大的发展空间。
并联机床与传统机床在运动传递原理上有着本质的区别，而且结构和配置呈多样化形式，很难有一种控制系统适合所有并联机床的要求，因此需要机床自行配置控制硬件和软件，并要求并联机床的控制系统是开放结构，以提高系统适用性。目前，比较现实的实现开放式数控系统的途径是PC+多轴控制器。这种结构中，PC机处理非实时部分，实时控制部分由多轴控制器来承担，形成多级分布式控制模式。这样架构出来的数控系统既具有PC机的柔性，又具有CNC系统的稳定性和性。目前在上，性能价格比较高的当属PMAC开放式控制系统。由于PMAC运动控制器优异的轨迹跟踪能力和开放特性，在很多的数控系统和研究项目中选用它构建开放式控制系统。TurboPMAC多轴运动控制器是PAMC系列的升级版本，保持了PMAC的优良性能，其特有的多种开放特性，适合于构建复杂的开放式数控系统。

北京理工大学在“985”项目的支持下，研制成功了3PRS-XY混联型并联机床样机，作者结合该机床的研制，设计了基于“PC+TurboPMAC”模式的开放式数控系统。

2 混联机床结构

新型3PRS-XY型混联机床为五轴联动加工机床，实物如图1所示，由并联机构和串联机构两部分构成。上半部分为一个3自由度的3-PRS型并联机构，包括固定平台和动平台，固定平台和动平台之间通过三个定长杆件联接，每一杆件链包含移动副(P)、转动副(R)和球面副(S)。三个移动副水平120°均匀分布在固定平台的立柱上，并由直线电机驱动。该机构的动平台具有一个平动自由度(Z轴)和两个旋转自由度(A、B轴)。下半部分为X-Y工作台，具有两个平动自由度(X、Y轴)。

图1  3PRS-XY混联机床

3 数控系统硬件构成

控制系统采用“PC+运动控制器”的开放模式，如图2所示。

图2  数控系统硬件构成

PC机选用研华AWS-2848VTP一体化工作站，运动控制器为美国DeltaTau公司的TurboPMAC多轴运动控制卡。控制系统包含五套伺服驱动系统，分别用于并联机构的三组直线电机驱动和串联机构的两组交流伺服电机驱动。采用光栅尺进行位置检测。通过TurboPMAC的五个伺服控制通道，实现五组伺服系统的闭环控制。利用TurboPMAC的六个伺服通道控制主轴电机变频器实现主轴调速，以支持数控代码中的主轴速度指令。I/O板连接到Turbo PMAC上，通过内置的PLC功能控制机器的辅助功能设备、主轴启停、检测机床限位、驱动指示装置和报置、检测控制面板输入指令信号等。
控制系统的特点是，以PC总线工业控制计算机为控制，以PMAC多轴控制卡为运动控制模块，形成以PC机为上位机、TurboPMAC多轴控制卡为下位机的分布式控制。

4 数控系统工作原理

图3为数控系统的工作流程，顺序由PC、TurboPMAC和伺服驱动系统三部分完成整个数控过程。该控制流程在组成结构上与目前基于“PC+PMAC”并联机床数控系统的研究成果相比，大特点就是将粗插补和逆运动学变换嵌入到TurboPMAC中，使3PRS-XY混联机床数控系统实时控制性能明显提高。

图3  数控系统工作流程

并联机床控制是并联机床研究的关键技术，也是难点，比传统机床的控制为复杂。传统机床的每一个自由。度均有一套的伺服驱动系统，每个自由度的运动是立的。并联机床的自由度是耦合的，在操作空间的运动是关节空间伺服运动的非线性映射。尖轨迹规划和编程在虚轴上进行，一般基于笛卡儿坐标，而实际驱动轴在并联杆系的节点上，是基于关节坐标的，它们之间的运动是非线性关系。因此，通过机构的逆运动学进行变换，将虚轴的规划量转换为实轴的控制量，该过程又称为虚实映射。由于虚实变换具有很强的非线性，为保证精度，在施行运动学变换前，还对规划轨迹(包括直线段)进行数据点密化，即在笛卡儿坐标空间中进行粗插补。通过粗插补处理，可以有效地减少由于非线性映射造成的原理性误差。采用小的采样周期进行粗插补，所产生的此类误差甚至可忽略不计，但插补所产生的大量的数据需要传送到运动控制器中，由于通讯速率的限制而导致在线实时控制功能难以实现。本系统充分利用了TurboPMAC提供的运动学计算功能，将逆运动学计算程序下载到TurboPMAC中，并且由Turbo PMAC来完成粗插补处理，大地降低了PC与TurboPMAC之间的量，提高了数控系统的实时性能。粗插补采用了时间分割算法，通过TurboPMAC提供的段细分功能实现，并通过特定的I变量设定粗插补周期。精插补采用TurboPMAC内置的样条插补功能，以此来提供伺服控制所需的位置指令数据。
控制系统的这种设计方法，使数控加工程序的运行过程不再依赖于上位机操作系统的实时性能，通过TurboPMAC自身完成混联机构的运动控制。同时可直接利用TurboPMAC提供的C代码调用功能和半径补偿功能，降低了系统的开发周期，提高整个数控系统的实时控制功能。

5  数控系统软件设计

数控系统软件基于bbbbbbs操作系统平台，用Borland的C++Builder6.0开发。软件系统采用多任务调度模式开发，根据预定的调度策略调整各功能事件的运行状态。图4所示，整个任务系统包括两大模块：系统管理和机床接口。由于运动学程序已嵌入到TurboPMAC中，数控系统软件不再对运动学变换和插补进行任务分配。

图4  控制系统软件模块

系统管理模块主要完成数控程序的预处理和人机信息交互，其中：参数设置模块用于设置参数设置和机床结构参数；文件管理模块用于载人、存储或编辑NC加工代码程序；自动操作(Auto)模块完成数控程序的自动下载和运行控制；手动操作(MDA)模块可手动输入单条数控指令，直接控制机床单步运动；点动操作(Jog)模块控制机床各虚拟轴的点动运行，进行位置调整和工件坐标系的确定；模块根据加工程序进行机构的运动学，校验作业空间和运动干涉；轨迹跟踪模块实时显示电机运动轨迹和虚轴尖轨迹；机床状态模块显示尖坐标值、主轴转速、进给速度、操作状态和故障状态等信息；误差补偿模块动态加载误差补偿规则、算法和数据，修正运动控制量，减小加工误差。误差补偿数据可通过仪器检查尖位置获得，也可来源于加工过程中的误差测量统计。
机床接口模块负责处理与TurboPMAC有关的任务，其中：通讯模块用于建立PC与Turbo PMAC之间的数据通讯渠道；卡设置模块完成TurboPMAC的初始参数配置；实时监控模块用于完成数控程序和数控命令的下载，并实时检查TurboPMAC数据区状态和伺服系统运行状态，将检查数据传送到轨迹显示模块和机床状态显示模块，实现轨迹、伺服轴运动轨迹、控制状态和故障报警的实时显示。

6 结束语

本文设计了基于“PC+TurboPMAC”架构的开放式数控系统，直接采用标准C代码NC程序控制零件加工，对用户屏蔽了机床并联结构的运动控制复杂性。对运动学计算和粗插补功能采用了下载嵌入方式，减轻了主机运行和数据通讯负荷，提高了控制的实时性能和主机的管理功能。软件系统充分利用了bbbbbbs平台的资源优势，采用面向对象的设计方法建立友好的用户操作界面和任务调度体系，使整个系统模块化程度高、可操作性好且功能便于扩展。本文所设计和研制的数控系统已成功应用于北京理工大学3PRS-XY混联机床样机的控制中。

1 前言

    阀控缸是液压位置伺服控制系统常采用的一种形式，被广泛应用在对控制精度要求较高的大功率场合。活塞位置的偏差信号经PID控制器线性组合后，作为伺服阀控制信号，调节通过伺服阀的流量，达到控制液压缸活塞位置的目的。在硬件条件一定的情况下，控制系统的性能主要取决于控制器性能，而控制器的参数又直接决定着系统的终控制效果。在钢铁生产中，液压位置伺服系统多运行在恶劣的环境下，系统的控制特性会随着设备老化以及现场扰动发生较大变化，这要求PID控制器参数能够根据现场情况适时调整，维持系统良好的控制性能。

    粒子群优化算法（PSO）是一种基于群智能的启发式算法，起源于对简单社会系统的模拟。粒子群算法中，每个优化问题的潜在解都是搜索空间中的一个“粒子”。每个粒子由粒子速度决定运动方向和距离，每个粒子都包含一个适应值，空间中的所有粒子通过跟踪当前优粒子完成解空间中的搜索任务。

    将粒子群算法的启发式搜索功能与PID控制器结合起来，构成PSO-PID控制器，并将优化后的PID控制器应用到液压位置伺服系统当中，结果表明采用PSO方法优化后的液压伺服系统在系统特性发生变化后仍能较好的控制效果。

2 粒子群优化原理

    粒子群算法对生物种群行为进行模拟，采用群智能的方式进行寻优。每个粒子的状态根据自身优解Pb，和全局优解Gb进行新。下式为粒子的速度表达式

    v（k+1）=W1v（k）+C1r1（k）（Pb-x（k））+C2r2（k）（Gb-x（k））  （1）
    x（k+1）=x（k）+v（k）  （2）
    式中：
    v（k）-k代粒子运动速度；
    W1-粒子运动速度权重系数；
    Pb-当前粒子的自身优解；
    Gb-粒子群的优解；
    x（k）-k代粒子运动位置；
    C1，C2-学习常数；
    r1（k）-属于0～1间的随机变量。
    为加快寻优速度、避免粒子群算法陷入局，需要对速度权重系数进行适应性调整。实际应用中可在迭代过程中线性调整加权系数，如下式所示：
    
    式中：Wmax-粒子速度权重大值，Wmin-粒子速度权重小值，Nmax-大迭代次数，ni-当前迭代次数。

3 PSO-PID控制器

    常规的PID控制器包括线性的反映偏差的比例环节、用于静差的积分环节、反映系统变化趋势的微分环节。下式为常规PID控制算法
    
    PID控制器参数的优化所参照的目标函数与系统的调节品质密切相关。PSO-PID控制器可采用平方误差矩积分（ITSE）函数，作为粒子群优化的适应度判据。其表达式为：
    
    式中：e（x）-系统误差，t-时间。
    以误差目标函数为适应度判据，将PSO算法与常规PID控制器相结合，实现对PID参数的优化，构成一种新型的PSO-PID控制器，该控制器可以实现PID参数在线优化，如图1所示。

4 液压位置伺服系统

    典型的液压位置伺服机构由伺服阀、液压缸和调节器以及反馈元件构成，其系统传递函数框图如图2。

5 研究

典型液压伺服系统的参数如表1所示。

    在中通过PSO算法对PID控制器的kP和KI两个参数进行优化。模型中PID参数KP范围为0.01～0.5，K，范围为0.01～0.5，KD为0，大迭代数Nmax。为100次，粒子速度的大权重系数Wmax为0.9，小权重系数Wmin为0.3，学习因子C1、C2为2。图3为采用平方误差矩作为适应度判据后，优化后的系统阶跃响应，优化后的系统的综合性能相对于原系统有了提高，响应速度提高，稳定时间缩短，系统静态偏差很快得到。

    液压设备经过长时间运转后，由于磨损、老化等原因，液压系统的系统参数会发生变化。图4为液压系统的阻尼系数减小后，PSO-PID控制器经过100次迭代优化后的系统阶跃响应曲线。当阻尼系数变小后，原PID控制系统稳定性变差，同时出现了振荡现象，而经过优化计算的PSO-PID控制系统，其性能传统PID控制系统。

5  结论

    粒子群算法简单，易于实现，并具有很强的鲁棒性和寻优速度，将粒子群算法与PID控制器结合在一起，构成基于粒子群优化的PID控制器。结果表明，PSO-PID控制器能够实现液压位置伺服系统的PID参数优化，在工况变化的情况下仍能良好的控制效果。

自20世纪80年代以来，随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、控制技术及计算机技术等支撑技术的快速发展，交流伺服控制技术的发展得以大的迈进，使得先前困扰着交流伺服系统的电机控制复杂、调速性能差等问题了突破性的发展，交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在、要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。满足系统的技术要求.以永磁同步电机电力传动系统为例,为了实现、高动态性能的速度和位置控制,一般应采用磁场定向矢量控制或直接转矩控制.但是无论采取哪种控制方案,都需要测量转子的速度和位置,一般是通过机械式传感器(编码器、解算器和测速发电机)来实现.但是,这类传感器有安装、电缆连接、故障等问题,并影响系统的性和限制系统的使用范围,不符合集成应用系统的要求。
为了解决机械传感器给调速系统带来的各种缺陷,许多学者开展了无机械传感器交流调速系统的研究.无机械传感器交流调速系统是指利用电机绕组中的有关电信号,通过适当的方法估计出转子的位置和转速,实现转子位置自.曾有很多文章提出了各种转子位置和速度的方法,其中大多数都是通过检测基波反电势来获得转子的位置信息.这种基于基波激励的方法实施虽然简单,但在零速或低速时因反电势过小而根本无法检测,因此只适用于高转速运行.另外,由于这些方法要利用基波电压和电流信号计算转子位置和速度,它们对电机参数的变化很敏感,鲁棒性差。 
为了包括在零速在内的任何速度下都能够获得的转子位置信息,一些文献提出了一种新的转子位置自方法,即转子凸追踪法.这种方法要求电机具有一定程度的凸性,而且需要有持续高频激励,从而可以实现电机全速度范围内转子位置的.由于这种方法追踪的是电机转子的空间凸效应,因此对电机参数的变化不敏感,鲁棒性好.可以看出,这种转子位置无传感器自检测方法学术思想新颖,其研究具有重要的理论意义和工程实用。
本文基于转子凸追踪思想,介绍了采用高频电压载波注入法对内插式永磁IPM同步电机转子凸位置实现跟踪的原理,详细讨论了SPWM电压励磁条件下转子自方法的实现技术,利用Mat-lab建立了凸效应自检测过程的模型,给出了高、低速运行下转子位置自。

1 基于电机空间凸的追踪转子位置原理

除了面贴式外,一般永磁同步电机均会呈现出一定凸性,从而为通过注入高频载波信号来跟踪转子凸提供可能.
高频载波信号注入法可分为电流注入法和电压注入法,其中电压注入法实现较为简单.设注入的三相平衡电压用一个以载波信号频率旋转的载波电压矢量来表示

式中： 为静止d-q坐标系中注入的高频载波电压，为载波电压矢量的幅值。
在SPWM电压源型逆变器供电的拖动系统中，可以通过逆变器将高频载波信号直接加在电机的基波励磁上，如图1所示。此时，电机的端电压为

式中：为基波电压矢量的幅值。

图1 电流型PWM电压源逆变器高频信号注入法原理图

高频载波信号的频率一般取1kHZ左右，远远基波频率，因此在载波电压信号励磁时，电机的阻抗主要取决于电机的自感 ，此时电机的模型可以简化为

如果电机在每一个距范围内只呈现出一个空间凸，那么在以基波频率同步旋转的d-q坐标系中，电机定子电感可以表示为

在静止d-q坐标系中，上式可以进一步转化为

式中：为定子平均电感，为定子微分电感，为以电角度表示的凸位置。
载波电压矢量作用在有凸效应的电机中，产生出的载波电流矢量包含有正相序和负相序两个分量，即

式中载波电流正、负相序分量的幅值分别为：

其中，正相序分量不包含位置信息，其幅值与平均电感成正比；负相序分量包含位置信息，其幅值与微分电感成正比。
为了提取载波电流负相序分量相角中包含的凸位置信息，滤除基波电流和载波电流的正相序分量。基波电流与载波电流频率相差较大，可简单地采用带通滤波器滤除。载波电流的正相序分量与负相序分量的旋转方向相反，因此可以先将载波信号电流转换到与载波信号电压同步旋转的参考坐标系中，使载波电流的正相序分量呈现成直流，再利用高通滤波器将其滤除。这种同步高通滤波器的框图如下图所示：

图2 同步高通滤波器

在滤除定子电流的基波分量和正相序载波电流分量后，可利用转子位置跟踪观测器实现转子空间位置的自检测。跟踪观测器采用外差法，通过单位幅值载波电路负相序分量与实际载波电流负相序分量的矢量叉乘获得转子位置误差信号。即


图3 采用外差过程的转子位置跟踪观测器

由于负相序载波电流分量的估计值采用了单位幅值表达，估计值对电机参数的变化不敏感。

2 内插式永磁同步电机转子位置

为了验证基于空间凸追踪的转子位置原理的正确性和可行性，笔者对一台内插式永磁同步电机进行转子位置过程，采用电流矢量控制实现速度闭环控制，额定运行频率为200HZ，注入高频载波信号频率为1400HZ，供电用SPWM电压源型逆变器，开关频率为14kHZ。中所用电机参数如下：
额定电压  220V
额定电流  2A
额定功率  400W
额定转速  6000r/m in
额定转矩  0.64N?m
定子每相电阻 1.51Ω
对数     2
转动惯量   0.244×10-3kg.m2
由于所选的永磁同步电机的基波电压额定频率为200HZ，注入电压信号频率取为1500HZ,其幅值取为基波幅值的1/10,以避免对电动机运行产生负面影响，PWM逆变器采用SPWM调制，且载波频率为20KHZ，图5所示是电动机在额定转速（6000r/min）下运行时提取的高频电流矢量的空间轨迹。由于转子的连续转动，转子位置角成为时间的函数，此时的空间轨迹并非是一般的封闭椭圆，但同样表明了依赖于转子位置的凸存在。

图4 静止坐标系中转子不同位置上载波电流矢量轨迹
当转子连续转动时，静止d－q坐标系中载波电流矢量轨迹如图5所示。由于转子一直在转动，每个载波电流周期的载波电流矢量不能形成一个闭合椭圆，但每当转子转动一圈时，载波电流矢量的轨迹仍将闭合，且椭圆转动的方向与转子转动的方向一致。

图5 静止坐标系中转子连续转动时载波电流矢量轨迹
由上面的原理分析中我们可知载波矢量负相序分量是一个长度固定，其角位置包含凸位置信息。故利用转子位置跟踪观测器对载波电流矢量的负相序分量进行适当处理，就可以获得转子的空间位置。
为了考核包括接近零转速在内的全速范围内转子位置的有效性，选择转速60和6000r/min进行。当转速在60r/min时，估算与实测的转子位置曲线如图6所示，转子估算值与实测值之差几乎为零；而在6000r/min时的转子实际位置和估算位置的情况也与60r/min时差不多。由上可以看出，无论运行在低速还是高速，这种自方法都能够很好地跟踪电机转子实际位置，获得很好的跟踪精度。

图6 转子位置的测量值与估算值（60r/min）

图7 转子位置的测量值与估算值（6000r/min）

3 结论

本文介绍了一种基于电机空间凸这一基本现象的转子位置自方法高频注入法的永磁同步电机无传感器控制技术，高频信号注入法的出现使电机在低速和高速时的转子位置都可以一目了然，摆脱了传统的基波信息检测、辨识的处理方式；但它的美中不足就是只有对凸较高的电机才能过起到不受电机参数的变化和鲁棒性等的影响，准确跟踪到转子位置；但这种方法将位置传感器由电机内部无传感器调速系统来实现，可以满足的电机系统对速度控制和位置控制的高要求，有一定的市场前景。