國防工業(yè)的迅速發(fā) 展 ，對(duì) 執(zhí)行器 提 出 了更 高 的 要求。要求執(zhí)行器能夠及時(shí)響應(yīng) ，尤其在惡劣 的環(huán) 境 下需具 有很 好 的生存 能力 ，如 能承受 機(jī)械 振動(dòng) 、承 受機(jī)械沖擊 、承受高加速度環(huán)境 的嚴(yán)酷考驗(yàn)等。與 傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)相 比，電動(dòng)缸 系統(tǒng)不需要液壓 系統(tǒng)復(fù) 雜的管路系統(tǒng) 、伺服 閥、泵等組件 ，有效避免 了油液 泄 露 問題 ，具 有體 積 小 、質(zhì) 量 輕 、低 噪聲 、易 維 護(hù) 、效 率高等優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)執(zhí)行器替代傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)將成為 工 業(yè)發(fā)展 的趨勢(shì) ，電動(dòng) 缸也 越 來 越 多 地應(yīng) 用 于工 業(yè) 生 產(chǎn)線 、軍用 載具 、防務(wù) 系 統(tǒng) 等 各 行業(yè) ，典 型應(yīng) 用 還 有 六 自由度平 臺(tái) 、地震模 擬 臺(tái)等 。

　　電動(dòng)缸系統(tǒng)利用伺服 電機(jī)的閉環(huán)控制特性 ，其 控 制 的關(guān)鍵 技術(shù) 在 于實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 推 力 、速 度 和位 置 的精密 控制 ，利用 現(xiàn)代 運(yùn)動(dòng)控 制技 術(shù) 、數(shù)控 技術(shù)及 網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)實(shí)現(xiàn)程序化、網(wǎng)絡(luò)化控制 。由于其控制 、使用的方 便性 ，將實(shí)現(xiàn)氣缸和液壓缸傳動(dòng)所不能實(shí)現(xiàn)的精密 運(yùn)動(dòng)控 制 。

　　1 電動(dòng)缸系統(tǒng)建模與控制策 略研 究

　　電動(dòng)缸將電機(jī) 的旋 轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)通 過絲 杠和 絲杠 副 的 機(jī)械運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn) 換為 推 桿 的直 線 運(yùn) 動(dòng) ，可 實(shí) 現(xiàn) 遠(yuǎn)距 離 控 制和集 中控 制 。電動(dòng)缸 系 統(tǒng)通 常使用 永磁 同步電機(jī) (p erm anent m agnet synchronous m otor ，PM SM ) 作 為 電能 到 機(jī) 械 能 轉(zhuǎn) 換 的 核 心 部 件 ，其 結(jié) 構(gòu) 圖 如 圖 1 所示 。

　　伺 服控制主 要解 決 位 置 控 制 問題 ，要 求 系統(tǒng) 具 有 對(duì)位 置 指 令 準(zhǔn) 確 的跟 蹤 能 力 。對(duì) 于 伺 服 系 統(tǒng) 而 言 ，位置 指令 是一 個(gè) 隨機(jī)變 量 ，系統(tǒng)必 須具有 良好 的 跟隨性 能 ，才 能 準(zhǔn) 確跟 蹤 給 定 位 置 的變 化 。對(duì) 于調(diào) 速系統(tǒng) ，通常給定信號(hào)為恒定值 ，這就要求系統(tǒng)具有 良好 的抗擾性能 ，以抵抗外界 擾動(dòng) 引起的變化?？?制算法選擇模塊首先進(jìn)行伺服控制，確保 電動(dòng)缸推 桿 準(zhǔn)確 跟蹤 給定指 令 ，當(dāng)推桿 到達(dá) 指定 位置 后 ，進(jìn) 行 恒轉(zhuǎn) 速控 制 ，以實(shí) 現(xiàn) 電動(dòng) 缸集 中力 的 閉環(huán)控 制 。

　　速度環(huán)采用 PI 調(diào)節(jié) ，限幅輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的 給定值 。檢測(cè)到的 PM SM 定子三相電流經(jīng) Clark 變換和 Park 變換 ，得到同步旋轉(zhuǎn) dq 軸系的電流 i ，i ，／‘~qref，t’dref與 i。，id 的差值作為 電流調(diào)節(jié) 器的輸 入 ， 電流調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過 2／3 變換模塊 ，得 到定子三 相電流給定值 i i i ，電流環(huán)采用 PI控制。將 檢測(cè) 到的 PM SM 定子三 相電流值 i ，i ，i 分別 與i ，ib ／％。ref的差值作為脈寬調(diào)制 (Pulse W idth M od— ulation ，PW M )控制器的輸入 ，PW M 控制器輸出六路 信號(hào) ，作為三相全橋逆變器的控制信號(hào) ，從而驅(qū)動(dòng)電 機(jī)運(yùn)行 。PW M 控制器采用滯環(huán)比較控制 ，迫使各相 電流 it( ：a，b，c)在滯環(huán)寬度 2A hj(Ahj：Inax( 一 ij，設(shè)定的最大電流偏差 ) 內(nèi)呈鋸齒狀地不斷跟蹤 給定 電流 的波形 ，從 而 有效 控制 各相 電流 的 偏 差 。

　　2 仿 真與分析

　　為 驗(yàn)證 上 述 電動(dòng)缸 集 中力 控 制 系統(tǒng) 的有 效性 ， 利用 M atlab／sim ulink 軟件建立 系統(tǒng)仿真模 型(模型 圖略) ，電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)基 于永磁 同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 磁場(chǎng)定向矢量控 制。系統(tǒng)構(gòu)建 采用模塊化建模 思 想 ，將系統(tǒng)分割為多個(gè)功能獨(dú)立的子模塊 ，其 中主要 包括 ：控制選擇模塊 (伺服控制模塊、推力 閉環(huán)控制 模塊 ) ，速度控制模塊 ，3／2 變換模塊 、2／3 變換模塊 以及 PW M 逆 變控制 模 塊 等 。電 動(dòng)缸 控 制 系統(tǒng) 的參 數(shù) 如表 1 所示 。

　　外 環(huán)控 制 選擇 器 的控 制原 理 如 圖 3 所 示 ，電動(dòng) 缸 系統(tǒng) 首先進(jìn) 行伺 服 控 制 ，電動(dòng) 缸 推桿 按 照 給定 指 令 到達(dá) 指定位 置且 進(jìn)入 穩(wěn)態(tài) 后 電動(dòng)執(zhí) 行器需 按 照給 定力進(jìn)行加載，此時(shí)控制選擇器將根據(jù)給定推力進(jìn) 行推 力 閉環(huán)控 制 。位 置 閉 環(huán) 采用 比例 調(diào) 節(jié) 器 ，推 力 閉環(huán) 采用 PI 控 制 ，選 擇 控 制 器 模 塊 輸 出為 轉(zhuǎn) 速 參 考值 。

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