為適應生產的需要，現代機械制造越來越要求伺服控制向高精度、高速度和高自動化方向發展?，F在工業所用的大多數數控機床所采用的是位置反饋加上速度內環控制，采用的控制方法是P-P或P-PI控制，依靠調節位置增益來滿足穩定性、快速性和定位精度等要求，但由于交流伺服系統的數學模型具有非線性、時變性和強耦合等特點，因而難以達到較為滿意的控制效果。本文所討論的反饋加前饋的復合控制方法，是由偏差及偏差變化率在線自動調整比例、積分、微分$個參數，能較好地提高系統的快速響應性，減少跟蹤誤差，具有較強的魯棒性。

1 三環交流伺服系統的結構

　　三環交流伺服系統通常具有位置反饋、速度反饋和電流反饋的三閉環結構形式，其中電流環和速度環均為內環。電流環的主要作用是限制電樞電流在動態過程中不超過最大值，使系統具有足夠大的加速轉矩，提高系統的快速性，常設計為典型I系統，選用PI型控制器。速度環的主要作用是增強系統抗負載擾動的能力，抑制速度波動，實現穩態無靜差，常設計為典型II系統，也選用PI型控制器。而位置環的主要作用是保證系統靜態精度和動態跟蹤的性能，直接關系到交流伺服系統的穩定性和能否高性能運行，是設計的關鍵所在。

2 復合控制器的設計

　　采用矢量控制的交流伺服系統，由于在M-T坐標系中簡化的數學模型與直流電動機等效，并實現了異步電動機的解耦，電流環和速度環按PI型調節器設計容易實現，但PI型調節器在超調與快速性之間存在矛盾，盡管電流控制PWM的矢量調速伺服系統設計成典型I系統，但也存在速度誤差，且加速度誤差為無窮大。因此單一比例調節器的位置環就難以滿足高精度高速度特性要求，采用反饋加前饋的復合控制方法能較好地解決這一問題。

　　2.1 模糊自校正PID控制器的設計

　　傳統PID控制器的E個參數一旦調試好就固定不變了，而當系統參數、系統工況發生變化時，采用固定參數PID算法就難以使系統達到預期的控制目標。為了使系統有較強的魯棒性和自適應能力，可以在PID控制的基礎上引入模糊控制思想構成模糊自校正PID控制器。

　　模糊自校正PID控制器是以偏差E和偏差變化率EC為輸入，以Kp、Kd和作為輸出。

　　式中：Kp為比例系數；Ki為積分作用系數；Kd為微分作用系數；Ti為積分作用時間常數；Td為微分作用時間常數。選定E、EC及Kp、Kd、的語言變量均為［負大，負中，負小，零，正小，正中，正大］，記為［NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB］。通過仿真和專家實驗，可總結出Kp，Kd，個參數的調節規則。

　　2.2 前饋控制器的設計

　　為了提高伺服系統的快速響應能力，減小跟蹤誤差，在控制系統中引入前饋控制器，前饋控制分為速度前饋和加速度前饋，其中速度前饋的作用是減小微分增益或者測速環路阻尼所引起的跟蹤誤差，將一個與電機要求的轉速成比例的量增加到控制輸出上。加速度前饋的主要作用是減小由于慣性所帶來的跟蹤誤差，它將一個與電機期望的加速度成比例的量增加到控制輸出上。

3 仿真與實驗

　　仿真電機為2KW的三相永磁同步伺服電機，其額定轉矩Ten=14N  m，轉動慣量J=0.0088Nm2，位置檢測采用增量式光電編碼器，每秒輸出-633個脈沖，經四倍頻后每秒輸出10000個脈沖。

4 結束語

　　實驗結果表明，采用反饋加前饋的復合控制的交流伺服系統，對輸入信號的響應速度快，無超調，跟蹤偏差小，過度時間短，定位精度高。較常規PID控制有較強的參數變化自適應能力，魯棒性好。