

为α、β轴的电压；is 、ir 为α、β轴的电流；s 、r 为

α、β轴的磁链； r Jr 为转子的运动电动势；r  为转子角速度； TL 为负载转矩；

np 为转子的极对数； Te 为电磁转矩。

我们可以利用等效坐标对异步电动机的动态数学模型进行简化，改善它的阶次和 耦合性，但它的非线性与变量个数依然保持原状。从电流的角度来说，坐标变换是通 过矢量控制来实现的，达到直流电机转矩控制的的简化与模拟。PowerFlex525 变频 器也可使用矢量控制。

（1）直流电机转矩构成及其电流分量 （2）MT 坐标中感应电机转矩的构成

图 2-2 直流与感应电机的比较图

转子磁链定向条件下得到了鼠笼型异步电动机模型，图 2-3 为其在 MT 坐标系下 的模型。由图可知，定子电路的励磁分量 isM  使转子磁链r 产生，但其和转矩分量 isT

没有关系，由此我们可以发现，励磁和转矩分量之间是解耦关系。rM 与 isM 之间的 传递函数是一阶的惯性环节函数，其中时 Tr  为转子时间常数。电磁转矩 Te 是变量 isT 和

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rM  的点积，由于 Te 同时受到变量 isT  和rM  的影响，依旧是耦合的 。

图 2-3 MT 坐标系下的鼠笼型异步电动机模型

2。3 双电机主从控制

主从控制的核心思想是，将其中一个电机的转速作为另一个电机的转速给定，被 给定转速的那个电机需要用 PID 算法迅速将速度跟进。主从控制最能考验一个系统响 应能力。

图 2-4 主从控制的原理图

如图 2-4 所示，用 AB 两相增量式光电编码器先检测到主电机的转速，将此转速 作为给定转速给另一台跟随电机。检测跟随电机的转速，通过闭环系统送回，与给定 转速进行比较。这个过程一直在持续，使跟随电机能够及时跟从主电机速度的变化而 变化。

第三章 控制系统的硬件设计

3。1 Allen-Bradley Micro 850 PLC

3。1。1 PLC 的构成

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称 PLC,是以微处理 器为基础，采用了许多可采用编程方法的存储器，运行计数、逻辑运算、顺序控制等 命令，控制多样的机械与技术生产。它能够使可编程控制器直接应用操作在工业生产 环境，所以可以说抵抗干扰因素的能力很强、使用范围和很强的适应能力。PLC 可应 用于开关量逻辑控制，运动控制，数据处理，闭环过程控制，通讯联网等方面。其实 质是一种在工业生产中应用的计算机，与微型计算机相比的硬件结构基本无差，基本 构成有：电源（Power-supply module），中央处理单元（Center Process Unit）， 存储器（Memory），输入单元（Input Unit），输出单元（Output Unit）等。

图 3-1 PLC 的组成示意图

（1）中央处理单元（Center Process Unit）

处于 PLC 的核心地位。根据机型的不同，PLC 中设置的 CPU 就不同，常见的有三 类：单片微处理器、通用微处理器和位片式微处理器。

PLC 主要有这些作用，按照系统程序赋予的功能接收存储用户输入的应用程序和 数据；从存储器逐条读取用户程序，解释执行指令；检查 PLC 电路内部的工作故障和 编程的错误，对电源进行诊断；接收现场状态或数据，转而存入输入映像寄有器或者

是数据寄存器；根据运行结果，使标志位的状态得到更新，将映象寄存器的内容输出， 来对输出进行对应的控制。