式(1)中系数矩阵含有变量 m

ω ，所以可知永磁同步伺服电机是一种非线性的控制对象，

且 d 轴电流分量 id 和 q 轴电流分量 iq 之间存在耦合作用，为使永磁同步电动机具有和直
流电动机一样的控制性能，通常采用 id 0

≡ 的线性化解耦控制，即在初始定向 A 相绕组

和 d 轴重合之后, 始终控制电枢电流矢量位于 q 轴上,和转子磁链矢量正交。然而从状态方
程可以看出，d_q 坐标系上的状态变量存在着耦合关系，即 vd 不仅依赖于 id，同时和
iq 也有关系，这给控制器的设计带来了很大的问题，在通常的模拟方式交流伺服控制器
中，只能通过增大电流控制器的增益实现电流矢量的快速跟踪，得到近似线性化的解耦
控制效果，而对于全数字化交流伺服控制器，如果知道交流永磁同步电机的感应反电势
常数、电枢绕组的电感值，则可以通过完

全去耦控制实现精确地线性化控制。现假设感应反电势常

数、电枢绕组的电感值已知，那

么令:

这样 vd_decoupled 和 vq_decoupled 作为电流控制的输出就成为完全解耦的控制量，
在 d_q 坐标系上，电流控制器也可以独立地按照一阶系统设计，再对 d_q 坐标系上的电
流控制器输出进行矢量解耦控制，就得到了实际的 d_q 坐标系电压矢量，可以产生实际
的 PWM 驱动信号。系统的控制结构框图如图 1 所示。

图 1     交流永磁同步电机控制器控制结构图

3  伺服控制器硬件设计

    

以数字信号处理器为控制核心的全数字控制器硬件结构如图 2 所示。从图上可以看出系

统主要有以下几部分:控制器核心 TMS320LF2406;外围接口电路;

 

功率回路。