0 引言

　　仿真是系統(tǒng)分析研究的重要手段，通過仿真，可以驗證理論分析和設計的正確性，模擬實際系統(tǒng)的運行過程，分析系統(tǒng)特性隨參數(shù)的變化規(guī)律，描述系統(tǒng)的狀態(tài)與特性，探索設計結(jié)果是否滿足實際要求，也可討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，研究系統(tǒng)控制參數(shù)、負載變化對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，研究控制方法和手段對系統(tǒng)性能的改善與提高。因此，仿真具有和實驗相同的作用，并可避免實際實驗操作的復雜性，完成無法進行實驗系統(tǒng)或過程的仿真模擬。針對伺服系統(tǒng)，影響系統(tǒng)運行的因數(shù)很多，如何在紛繁復雜的環(huán)境條件中尋找最優(yōu)的控制參數(shù)、采取合適的控制手段，是伺服系統(tǒng)設計與運行中需要深入探討的問題，這些因數(shù)將影響到實際系統(tǒng)的運行及其對環(huán)境的適應性。

　　下面，根據(jù)實際永磁同步伺服系統(tǒng)構(gòu)成情況，討論基于Matlab軟件的仿真模型創(chuàng)建，并在Simulink環(huán)境中對系統(tǒng)進行仿真，分析其仿真結(jié)果，從中找出系統(tǒng)的控制規(guī)律，優(yōu)化系統(tǒng)的控制方法，分析系統(tǒng)的運行特性，以便于系統(tǒng)的設計、調(diào)整與運行。

1 永磁同步伺服系統(tǒng)仿真模型的建立

　　圖1的伺服系統(tǒng)為典型的電流、速度、位置三環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)中各調(diào)節(jié)器、比較器、濾波器等均可在Simulink相應工具箱中找到;PSB中有永磁同步電機模型，其參數(shù)在模型屬性中設定;電機電流、電壓測量模塊在PSB的Measurements工具包中;電機的綜合測量模塊Machine Measurement Demux可同時測量電機角速度、電樞電流、交直軸電流、電磁力矩、轉(zhuǎn)子位置角;系統(tǒng)的3/2、2/3坐標轉(zhuǎn)換借助于Fcn函數(shù)建立;系統(tǒng)中PWM逆變器借助于物理模型建立，將電流調(diào)節(jié)器輸出和三角波比較，形成PWM信號，通過受控電壓源輸出電機端口三相電壓;電流給定和反饋均經(jīng)過一階環(huán)節(jié)濾波，以消除信號中高次諧波，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行;系統(tǒng)所需各參量通過示波器得到。具體模型建立可參考有關文獻[1]。

　PWM逆變器是伺服系統(tǒng)關鍵部件，它完成控制信號到電機輸入電能的控制。（a）為PWM內(nèi)部結(jié)構(gòu)，（b）為dq 旋轉(zhuǎn)坐標到abc三相坐標間的轉(zhuǎn)換。

　前部將電流給定和反饋進行濾波，送入電流調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)，輸出飽和環(huán)節(jié)表示調(diào)節(jié)器設有正反向輸出限幅。調(diào)節(jié)器輸出控制信號和三角波比較產(chǎn)生PWM信號，經(jīng)過受控電壓源（逆變器）加至電機端口。逆變器實際運行時，為防止直通短路，上下管開關有控制死區(qū)，但在仿真時沒有考慮，故這和實際運行情況有差別。圖1中，dq/abc 單元表示實現(xiàn)三相坐標和同步旋轉(zhuǎn)坐標間的轉(zhuǎn)換。

2 伺服系統(tǒng)仿真結(jié)果及其分析

　　2.1電流環(huán)的仿真與分析

　　本系統(tǒng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制，速度環(huán)輸出就是轉(zhuǎn)矩電流，表示系統(tǒng)特定負載時對轉(zhuǎn)矩電流的要求。轉(zhuǎn)矩電流經(jīng)過2/3變換后給出電機三相電流，由電流調(diào)節(jié)器完成各相電流的無差調(diào)節(jié)。那么，電流調(diào)節(jié)器參數(shù)對電流動態(tài)響應具有決定性的影響。

　　按照伺服系統(tǒng)的實際連接構(gòu)成電流環(huán)動態(tài)仿真拓撲，并對系統(tǒng)運行的各種工況進行仿真。仿真結(jié)果表明，電流調(diào)節(jié)器放大系數(shù)越大，電流響應越快，動態(tài)過程中電流跟蹤的誤差越小，但超調(diào)越嚴重;電流調(diào)節(jié)器零點越大，電流響應越快，但電流響應的振蕩次數(shù)增多，超調(diào)增加。對本系統(tǒng)而言，調(diào)節(jié)器比例系數(shù)在20～30，零點在500～2500時，電流環(huán)可滿足階躍跟蹤響應要求，調(diào)節(jié)器參數(shù)可在此范圍取值。一般來說，電流環(huán)按照調(diào)節(jié)器工程設計方法設計的參數(shù)偏于保守。而且，為簡便，設計時忽略反電勢對電流環(huán)的影響，其結(jié)果是電流跟蹤動態(tài)響應因反電勢的影響而緩慢，偏差較大。若在動態(tài)過程中，電機電流不能快速準確跟蹤給定，系統(tǒng)便不能得到id=0的解耦控制，因此，需要根據(jù)仿真結(jié)果對電流調(diào)節(jié)器參數(shù)做適當調(diào)整。

　　然而，電流調(diào)節(jié)器參數(shù)在該范圍取值時，響應會出現(xiàn)振蕩與超調(diào)，調(diào)節(jié)器零點越大超調(diào)越嚴重，這是使用PI調(diào)節(jié)器并保證電流有較快響應時所出現(xiàn)的必然現(xiàn)象。為抑制響應超調(diào)，在電流反饋環(huán)中加入微分負反饋。對本系統(tǒng)，當微分反饋控制增益在0.0006～0.001時，電流階躍響應較好，電流響應速度既快，又無振蕩超調(diào)，可在實際系統(tǒng)中加以引用。

　　2.2速度環(huán)的仿真與分析

　　為研究速度調(diào)節(jié)器參數(shù)設置，對速度環(huán)進行仿真。系統(tǒng)空載時，調(diào)整速度調(diào)節(jié)器放大系數(shù)、積分系數(shù)，并對每種情況分別進行仿真。為節(jié)省篇幅，給出比例放大系數(shù)為0.1、0.5，積分系數(shù)從左到右分別為0.01、0.05、0.1、0.5幾種情況下速度階躍響應。仿真結(jié)果表明，空載時，速度調(diào)節(jié)器比例系數(shù)為0.1～1，積分系數(shù)在0.01～0.1時系統(tǒng)具有比較好的速度階躍響應，當比例系數(shù)接近1時，速度階躍響應會出現(xiàn)振蕩和超調(diào)。仿真還發(fā)現(xiàn)，空載時，速度調(diào)節(jié)器積分系數(shù)還可以減小，也可以滿足空載情況下速度階躍響應要求，但積分系數(shù)太小，積分將不起作用，調(diào)節(jié)器便成為單比例調(diào)節(jié)。

　　實際系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器參數(shù)是按照線性Ⅱ型系統(tǒng)設計，在速度階躍過程中，調(diào)節(jié)器會出現(xiàn)飽和，系統(tǒng)的實際運行情況和設計時所采用的線性對象具有很大的差別，調(diào)節(jié)器設計時初始條件和實際系統(tǒng)退飽和后調(diào)節(jié)器參與調(diào)節(jié)時初始條件有很大差別，因此，按照工程設計方法所設計的結(jié)果在實際系統(tǒng)中要做比較大的調(diào)整才可以滿足實際系統(tǒng)需要。所以調(diào)節(jié)器工程設計方法不適合于伺服系統(tǒng)速度環(huán)的設計，但該設計方法關于調(diào)節(jié)器的型式選擇仍然適用。

　　系統(tǒng)突加額定階躍負載，在負載作用下，系統(tǒng)將產(chǎn)生動態(tài)與穩(wěn)態(tài)速度降落。根據(jù)調(diào)節(jié)器參數(shù)各種組合對實際系統(tǒng)進行仿真，仿真結(jié)果表明，在比例系數(shù)為0.5左右，積分系數(shù)為0.1左右時，速度環(huán)具有比較好的速度階躍及抗擾響應性能。給出比例系數(shù)0.5，積分系數(shù)為0.001、0.01、0.1、0.5時的響應情況。比較這幾種響應情況可以看出，比例系數(shù)為0.5，積分系數(shù)0.1時速度響應性能較好，與給定速度的靜差小。

　　從仿真結(jié)果可見，在系統(tǒng)實際運行過程中，為獲得比較快的速度階躍響應，保證速度環(huán)在任意負載情況下均具有良好的響應性能，速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)可取0.5左右的數(shù)值，積分系數(shù)可取0.1左右的數(shù)值。另外，在所選取調(diào)節(jié)器參數(shù)情況下，速度階躍響應過程中會出現(xiàn)振蕩和超調(diào)，這對伺服系統(tǒng)定位過程是不利的。

　　速度超調(diào)是使用PI調(diào)節(jié)器并要求有快速響應的必然結(jié)果，原因是調(diào)節(jié)器要退出飽和，參與調(diào)節(jié)。此外，從速度振蕩部分看電流、電磁轉(zhuǎn)矩、電壓波形，各波形上均有不同程度振蕩，說明系統(tǒng)響應快速性和穩(wěn)定性間的矛盾。調(diào)節(jié)器比例積分系數(shù)對系統(tǒng)速度響應有著至關重要的影響。因此，在實際調(diào)整過程中，應在快速性和穩(wěn)定性之間采取折衷。從仿真結(jié)果看，隨著調(diào)節(jié)器比例放大倍數(shù)增加，速度響應加快，超調(diào)增加;比例放大倍數(shù)減小，超調(diào)減小，甚至成為過阻尼響應形式，響應減緩。調(diào)節(jié)器積分系數(shù)影響著速度響應的準確度，空載時，積分系數(shù)可在較大范圍內(nèi)滿足速度調(diào)節(jié)的精度。負載擾動下，隨著調(diào)節(jié)器積分系數(shù)增加，速度響應穩(wěn)態(tài)誤差減小，電機的穩(wěn)速精度提高。

　　為避免動態(tài)過程中的速度響應振蕩與超調(diào)，在速度反饋回路中施加速度微分負反饋，它和速度負反饋共同作用，實施對電機速度的動態(tài)調(diào)整。當調(diào)節(jié)器比例積分系數(shù)不變（比例系數(shù)0.5，積分系數(shù)0.1），速度微分反饋系數(shù)為0、0.002、0.004、0.008時速度階躍響應見圖5，由圖可見，微分反饋系數(shù)在0.002～0.004范圍取值時，速度階躍響應快且無速度超調(diào)。速度微分負反饋的引入，可以預測電機速度變化趨勢，符合現(xiàn)代控制的全狀態(tài)反饋控制，能夠有效地抑制速度超調(diào)。

　　此外，系統(tǒng)加入速度微分負反饋后，速度調(diào)節(jié)器比例積分系數(shù)可變動范圍還可以擴大，如微分系數(shù)取0.004時，速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)可以增大到原來的2倍而基本不出現(xiàn)速度響應振蕩與超調(diào)，借助于比例系數(shù)增加，可以使系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)速精度。

保持調(diào)節(jié)器參數(shù)不變（比例系數(shù)0.5，積分系數(shù)0.1）, 微分反饋系數(shù)0.002，在對象轉(zhuǎn)動慣量從一倍、兩倍到三倍電機轉(zhuǎn)動慣量變化時，電機速度階躍及負載突加時速度響應。說明在此調(diào)節(jié)器參數(shù)及微分反饋系數(shù)情況下，對象轉(zhuǎn)動慣量變化時速度響應可以滿足實際需要。仿真還發(fā)現(xiàn)，在該參數(shù)值時，對象轉(zhuǎn)動慣量從1～10倍電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量變化時，其速度響應均具有比較好的性能?？紤]到實際伺服系統(tǒng)控制對象轉(zhuǎn)動慣量一般不超過電機轉(zhuǎn)動慣量的十倍，因此所選參數(shù)可以滿足實際要求。實際上，隨著對象轉(zhuǎn)動慣量的增加，其對應機電時間常數(shù)增加，速度閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)減小，系統(tǒng)速度響應變緩，但因本系統(tǒng)所選調(diào)節(jié)器比例系數(shù)較大，無微分反饋作用時速度響應存在超調(diào)與振蕩。在微分反饋作用下，系統(tǒng)涵蓋的對象參量變化范圍可以較寬，即在所選參數(shù)情況下，系統(tǒng)可以適應對象轉(zhuǎn)動慣量的變化。

　　另外，速度環(huán)輸出的限幅數(shù)值也影響著電機的速度響應，速度調(diào)節(jié)器比例積分系數(shù)不變（比例系數(shù)0.5，積分系數(shù)0.2），速度調(diào)節(jié)器輸出限幅分別為額定轉(zhuǎn)矩60%、100%、150%時的速度階躍響應，可見隨著調(diào)節(jié)器輸出限幅的增加，速度響應加快，到達指定速度時的振蕩程度增加。輸出限幅數(shù)值決定電機在動態(tài)過程中加速力矩的大小，影響電機在加減速過程中的加速度，影響系統(tǒng)速度響應過程。其數(shù)值需要合適設置，應該充分利用電機過載能力，提高電機速度響應性能。同時，設置速度微分反饋，以抑制速度響應超調(diào)。仿真結(jié)果顯示，當速度微分反饋系數(shù)取0.004時，在電機限幅力矩范圍內(nèi)均可有效地抑制速度響應超調(diào)。根據(jù)仿真結(jié)果，速度環(huán)參數(shù)可取表2所示數(shù)值。

　　2.3位置環(huán)的仿真與分析

　　系統(tǒng)位置環(huán)按典型Ⅰ型系統(tǒng)設計，參數(shù)滿足 ，目的是不希望出現(xiàn)位置響應超調(diào)。按照位置環(huán)的設計分析，位置調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器。位置給定時，位置調(diào)節(jié)器輸出有限幅，該值對應系統(tǒng)電機所允許的速度限幅。速度限幅為2000r/min時。

　　圖8為單電機空載時位置響應，左圖為按設計參數(shù)（KPW=0.743）運行時的位置響應，可見，此時響應過程并非最優(yōu)。將調(diào)節(jié)器比例系數(shù)調(diào)整到0.9，其位置響應較好，定位與位置跟隨速度快且準確。右圖為比例系數(shù)偏大（1.0）時的響應，此時出現(xiàn)位置響應超調(diào)。

　　圖8中，上部兩曲線為電機速度與位置響應，下為電機交軸電流波形。

　　當電機轉(zhuǎn)動慣量加倍，調(diào)節(jié)器比例系數(shù)約為0.45時，位置響應最優(yōu)。調(diào)節(jié)器比例系數(shù)近似為圖8最優(yōu)響應時比例系數(shù)的一半。電機轉(zhuǎn)動慣量增加到三倍時，調(diào)節(jié)器比例系數(shù)約為0.3時，位置響應最優(yōu)。電機轉(zhuǎn)動慣量增加到四倍時，調(diào)節(jié)器比例系數(shù)約為0.225時，位置響應最優(yōu)。電機轉(zhuǎn)動慣量增加到五倍時，調(diào)節(jié)器比例系數(shù)約為0.18時，位置響應最優(yōu)。

　　由此可見，隨著電機軸聯(lián)轉(zhuǎn)動慣量增加，位置環(huán)為獲得最優(yōu)位置響應，調(diào)節(jié)器比例系數(shù)將成比例減小，仿真所得調(diào)節(jié)器比例系數(shù)值和計算值比較接近。設計值和仿真值之間還有一些差值，這是因為在計算時，所采用的速度環(huán)等效慣性環(huán)節(jié)放大倍數(shù)偏大的緣故。

　　工程設計時，將速度閉環(huán)用等效一階慣性環(huán)節(jié)來代替，由此實現(xiàn)位置環(huán)的工程設計。從工程設計到仿真分析，可以看出這種簡化等效可以滿足實際工程需要，其工程設計參數(shù)與仿真結(jié)果接近，說明調(diào)節(jié)器的工程設計方法可以應用于位置環(huán)的工程設計。

　　對象轉(zhuǎn)動慣量恒定，通過調(diào)整調(diào)節(jié)器比例放大系數(shù)，可以使系統(tǒng)位置環(huán)獲得優(yōu)異的響應性能。系統(tǒng)獲得最優(yōu)位置響應時，系統(tǒng)的最后定位就是電機的制動過程，當電機制動結(jié)束時，系統(tǒng)的定位過程便同時完成，因此，需要調(diào)節(jié)器參數(shù)和對象參數(shù)之間很好地配合。

　　調(diào)節(jié)器參數(shù)偏大，位置響應存在超調(diào)，速度也存在超調(diào)，說明在伺服系統(tǒng)最后定位過程中，位置超調(diào)與電機制動時速度超調(diào)存在必然聯(lián)系。當調(diào)節(jié)器比例系數(shù)偏小時，雖然位置響應沒有超調(diào)，但電機速度響應緩慢，系統(tǒng)定位時間延長。因此，位置調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)影響系統(tǒng)響應過程，不論大或小，都會使系統(tǒng)響應時間變長，只有合適選擇調(diào)節(jié)器參數(shù)，才可以使系統(tǒng)位置響應既快又沒有超調(diào)。

　電機轉(zhuǎn)動慣量增加時，為避免位置響應過程超調(diào)，保證位置響應既快又準，調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)要相應減小，否則，系統(tǒng)會因為閉環(huán)主極點的減小，而延緩響應過程，系統(tǒng)進入穩(wěn)定的時間延長。為獲得最優(yōu)位置響應，調(diào)節(jié)器參數(shù)必須隨著轉(zhuǎn)動慣量而適時調(diào)整。

　　前面的仿真是空載時得到的，如有負載擾動，為使系統(tǒng)有較快的響應速度，調(diào)節(jié)器參數(shù)還要調(diào)整，如圖10所示。圖中，左圖為調(diào)節(jié)器比例系數(shù)0.9，單電機轉(zhuǎn)動慣量，電機空載時位置響應;中圖為調(diào)節(jié)器參數(shù)不變，0.1S帶上額定負載時的位置響應，可見位置響應變慢;右圖為調(diào)節(jié)器參數(shù)調(diào)整后（KPW=1.33）位置響應。

　 仿真結(jié)果表明，轉(zhuǎn)動慣量一定時，隨著電機負載增加，實時增大調(diào)節(jié)器比例系數(shù)，可以使系統(tǒng)適應負載變化，保證有良好的位置響應性能。從物理意義上講，電機負載增加時，負載轉(zhuǎn)矩與電機運動方向相反，負載轉(zhuǎn)矩和電機電磁力矩共同作用使電機制動，理應對電機制動有利，但是由于在伺服定位過程中，電機速度下降較快，在最終定位過程中，電機速度較小，電機到達指定位置（定位）時間延長。為使伺服系統(tǒng)快速定位，需要提高定位速度。提高調(diào)節(jié)器比例系數(shù)可以在同等位置誤差情況下提高定位速度，實現(xiàn)快速定位。

　　在對象轉(zhuǎn)動慣量變化、負載變化、位置調(diào)節(jié)器輸出限幅變化及位置給定值變化情況下，為獲得優(yōu)異的位置響應，位置調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)應該相應調(diào)整。為節(jié)省篇幅，給出了位置環(huán)獲得最優(yōu)響應時調(diào)節(jié)器參數(shù)隨這些參數(shù)變化的曲線。

（a）為位置響應最優(yōu)時，位置調(diào)節(jié)器參數(shù)隨電機軸聯(lián)轉(zhuǎn)動慣量的關系;（b）為位置調(diào)節(jié)器參數(shù)隨負載轉(zhuǎn)矩變化的關系;（c）為位置調(diào)節(jié)器參數(shù)隨調(diào)節(jié)器輸出限幅數(shù)值的關系;（d）為位置調(diào)節(jié)器輸出限幅不變（2000r/min），調(diào)節(jié)器參數(shù)隨位置給定的關系。由此可見，對位置環(huán)響應過程影響的因數(shù)很多，需要考慮實際系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種情況，適當限定某些參量，如速度限幅，再適時調(diào)整位置調(diào)節(jié)器參數(shù)，以獲得優(yōu)異的位置響應性能。

3 永磁同步伺服系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性分析

　　如果忽略電動勢的影響，不忽略電動勢對電流環(huán)的影響，由此可得到考慮和不考慮電動勢影響時電流環(huán)幅相頻率特性。由頻率特性可知，忽略電動勢對電流環(huán)動態(tài)穩(wěn)定性并沒有影響，它的存在，只是影響電流環(huán)低頻段幅相頻率特性，并不影響高頻段頻率特性，相角穩(wěn)定裕度基本相等。電流環(huán)截止頻率滿足忽略電機反電勢條件，也滿足小慣性環(huán)節(jié)等效條件。因此，實際設計時可不考慮電動勢的影響，而直接采用調(diào)節(jié)器工程設計方法對電流環(huán)進行設計。在電流調(diào)節(jié)器積分系數(shù)一定的情況下，比例系數(shù)越大，電流環(huán)開環(huán)幅相頻率特性截止頻率越高，電流響應越快，系統(tǒng)穩(wěn)定相角裕量越小。系統(tǒng)以追求電流快速跟蹤為目標，因此在允許的情況下，盡量增加調(diào)節(jié)器比例放大倍數(shù)。在比例系數(shù)一定的情況下，積分系數(shù)越小，電流環(huán)開環(huán)頻率特性低頻段增益越小，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越大，故在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，應盡量增加電流調(diào)節(jié)器積分系數(shù)。

　　將電流環(huán)簡化等效為一階慣性環(huán)節(jié)，作為速度環(huán)控制對象的一部分，構(gòu)成速度環(huán)閉環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)如

　　按照速度環(huán)設計結(jié)果，可以得到速度環(huán)開環(huán)頻率特性。由頻率特性可知，速度環(huán)有比較大的相角穩(wěn)定裕度，調(diào)節(jié)器參數(shù)可在比較寬的范圍取值，隨著速度調(diào)節(jié)比例系數(shù)增加，幅頻特性曲線上移，相角穩(wěn)定裕度減小，電機速度響應加快，超調(diào)量增加。隨著積分系數(shù)增加，速度響應進入穩(wěn)定的時間加快，系統(tǒng)穩(wěn)定裕量減小。在系統(tǒng)實際運行中，伴隨著電機所帶負載轉(zhuǎn)動慣量的增加，速度環(huán)開環(huán)幅相頻率特性下移，系統(tǒng)響應變慢，為使系統(tǒng)滿足工程設計要求，速度調(diào)節(jié)器比例系數(shù)應適當增加，積分系數(shù)可以保持不變。

　　同樣得到位置環(huán)開環(huán)頻率特性。由頻率特性可知，位置環(huán)在較寬的頻率范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，雖說可以通過加大位置調(diào)節(jié)器比例系數(shù)來提高位置響應速度，但是，隨著響應速度加快，將產(chǎn)生位置響應超調(diào)，這在實際系統(tǒng)中是絕對禁止的。另外，隨著電機軸連轉(zhuǎn)動慣量增加，位置環(huán)相角裕度減小，在位置調(diào)節(jié)器比例系數(shù)一定的情況下，系統(tǒng)穩(wěn)定度下降，故要適時調(diào)整其比例系數(shù)。

4 結(jié)束語

　　本文建立了永磁同步伺服系統(tǒng)仿真模型，并在MATLAB仿真環(huán)境中對整個系統(tǒng)進行了仿真，對系統(tǒng)的仿真結(jié)果進行了分析。

　　電流環(huán)仿真結(jié)果表明，調(diào)節(jié)器工程設計方法仍適用，但工程設計結(jié)果偏于保守，電流動態(tài)跟隨響應速度慢，動態(tài)響應過程中偏差大，且忽略了反電動勢對電流環(huán)的影響。為提高電流環(huán)動態(tài)響應性能，抑制反電勢影響，保證id=0解耦控制實現(xiàn)，根據(jù)動態(tài)響應過程的仿真，調(diào)節(jié)器參數(shù)應按表1做調(diào)整。為抑制電流環(huán)響應超調(diào)，引入電流微分負反饋。仿真結(jié)果表明，合適選擇并確定電流調(diào)節(jié)器參數(shù)，適當設置電流微分負反饋，可以在保證響應快速性的前提下抑制電流響應超調(diào)。

　　對速度環(huán)的仿真結(jié)果表明，在空載及負載變動情況下，仿真所得速度調(diào)節(jié)器參數(shù)和設計結(jié)果差別較大，速度響應過程中調(diào)節(jié)器飽和，按線性Ⅱ型系統(tǒng)設計時，速度調(diào)節(jié)器初始條件和實際系統(tǒng)運行過程中調(diào)節(jié)器退飽和運行初始條件有很大差別，需要對設計結(jié)果做比較大的調(diào)整才可以滿足實際系統(tǒng)需要，說明工程設計方法不適用于伺服系統(tǒng)速度環(huán)的設計，但工程設計方法中關于調(diào)節(jié)器的型式選擇仍然適用。負載變動、對象轉(zhuǎn)動慣量變化及速度調(diào)節(jié)器輸出限幅數(shù)值是影響速度響應過程的主要因素。合適選擇調(diào)節(jié)器參數(shù)，適當設置速度微分反饋，可使系統(tǒng)在保證快速響應的前提下防止振蕩與超調(diào)，并適應負載及對象轉(zhuǎn)動慣量的變化。

　　位置環(huán)仿真結(jié)果表明，負載變動、負載轉(zhuǎn)動慣量變化、速度限幅數(shù)值變化及位置給定變化對系統(tǒng)位置環(huán)的響應均有影響。在保持其它各量不變，為獲得最優(yōu)響應過程，系統(tǒng)位置調(diào)節(jié)器參數(shù)必須按圖11所示規(guī)律調(diào)整。

　　對伺服系統(tǒng)三環(huán)的穩(wěn)定性分析表明，所設計的伺服系統(tǒng)穩(wěn)定，并討論了對象參數(shù)、負載、轉(zhuǎn)動慣量等參量變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性能影響的趨勢，從而全面了解永磁同步伺服系統(tǒng)，為進一步研究并提高伺服系統(tǒng)的性能奠定基礎。