论全自动数码喷绘机交流伺服控制系统

论全自动数码喷绘机交流伺服控制系统

吕超

深圳市润天智数字设备股份有限公司518110

摘要：随着社会经济的不断发展，人们对生活品质的要求越来越高，对外在事物的要求也越来越高。传统的普通印刷机生产的纸基类印刷品难以再满足人们的需求。本文对全自动数码喷绘机交流伺服控制系统进行分析和了解。

关键词：数码喷绘；交流；伺服系统

引言：

作为一种能够承印多种材料，喷绘幅面较大，画面精美，出图速度较快的打印设备，喷绘机已经广泛应用于宣传、装修等多个行业中，逐渐成为新世纪最重要的广告设备之一，并且喷绘设备在未来具有很大的市场潜力。衡量喷绘设备最重要的指标之一就是伺服控制技术，因此开发一个基于交流伺服电祝的高精度，快响应、强稳定性的伺服系统有着十分重要的实际意义。

一、概述

数码喷绘机融合了计算机技术、控制技术、微粒喷墨技术和数字图像处理技术等各项高新技术于一身。喷头技术、数字图像处理技术Ｗ及伺服系统控制技术是目前几大主流产品制造商重点研发的领域。喷头技术是数码喷绘机的核屯、技术，而喷头则是喷绘机里最为关键的执行零部件。交流伺服系统是数码喷绘机的核也，交流伺服系统性能的好坏至关重要的关系着一台数码喷绘设备性能的好坏。伺服系统又称随动系统，该系统能够对被控对象的位置、速度等各种状态量进行快速、精确的跟随的控制系统。

墨路系统、交流伺服系统和机械系统是数码喷绘机的三大部分。墨路系统主要作用是从墨桶里吸收墨水然后将墨水经过过滤器并将其输送到喷头之内，在喷头之内的墨水保持着一定的压力，以保证墨水能够良好的喷射到画布之上。机械系统主要功能在于控制小车的运动和安装在小车上的喷头进行喷墨，并且卷布轴电机通过皮带带动卷布轴输送画布。交流伺服控制系统部分是数码喷绘机的核也部分，而交流伺服控制系统的控制精度直接影响到输出的喷绘产品的质量。交流伺服控制系统的数字化控制水平的高低直接影响到喷绘机的整体性能和喷绘机系统的灵活性。设计合理、系统稳定的交流伺服控制系统不但能够保持良好性能还能节省投资成本，加快研发速度。

二、永磁同步电机的基本原理

同步电动机是由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩，以同步转速旋转的交流电动机。对于转子直流励磁的同步电动机，若采用永磁体取代其转子直流绕组，则相应的同步电动机就成为永磁同步电动机。

1.永磁同步电机的结构与分类

与一般的同步电机相比，永磁同步电机也是由两个部分构成：定子和转子。在定子结构上，永磁同步电机与一般的同步电机还是一致的，它由三相绕组和铁也构成，而且电枢绕组通常采用星型联接。但是在转子的结构中，传统的励磁绕组被永磁体取代，即省去了原有的励磁线圈和电刷等装置。

电机主要由定子铁也（由冲有槽孔的珪钢片压叠形成）、定子绕组（在铁也槽中嵌入三相电枢绕组）和永磁体转子组成。按照定子绕组感应电势波形分类，永磁同步电机分为：正弦波驱动永磁同步电机和方波驱动永磁同步电机。

2.永磁同步电机的矢量控制策略

（1）id＝0控制

在此种方法之下，永磁同步电机就如同一台他励直流电机，电机的电子只有交流分量而无直流分量，并且定子的磁动势空间矢量和永磁磁动势空间矢量相正交。它的控制实质就是将电机空间中ｄ、ｑ轴的电流解賴，只让定子电流产生交轴的分量。

（2）COSΦ=1控制

此种控制方式下，电机的功率因素始终为１，这种方式保证了电压矢量和电流矢量处于同一方向，在这种情况下最大输出扭矩很小但是逆变器的容量却得到了充分利用。

三、永磁同步电机的矢量控制原理

矢量控制理论被称为磁场定向理论。该理论的诞生有效地解决了交流电机转矩的控制问题。这是交流电机控制理论的一个巨大的飞跃，它不仅有效解决了交流电机的调速问题，使得动态性能能与直流电机调速系统相媳美，而且控制过程也被大大简化。永磁同步电机矢量控制的基本思想是在Ｈ相交流电机模拟直流电机控制的规律，在磁场定向坐标系中，通过坐标变换将电流矢量进行分解为彼此相互独立并且垂直两个分量：励磁电流的和转矩电流，最后通过调节实现了对磁通和转矩的控制的解賴。这样，交流电机的转矩控制，从原理和特性上就与直流电机相似了。因此，矢量控制的关键问题就是对空间位置（即频率与相位）和电流矢量的幅值的控制。下图为永磁同步电机的矢量控制系统的原理框图；

结束语

随着社会经济的不断发展，越来越多的高校和公司投入巨大的人力和物力进行全自动数码喷绘机的研发，并且取得了一定的成绩。但是现今国外对我国的数码喷绘机方面的关键技术仍然存在着技术上的封锁，这也造成了我国的数码喷绘机的画面质量不好，喷绘效率差等等缺陷。这就要求我们要研究打印机控制技术，掌握核也技术，提高我国宽幅喷绘设备技术水平和市场竞争力。

参考文献：

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[2]方环，永磁同步电机伺服控制系统开发平台的设计及研究网．浙江大学，2014

[3]王维，交流永磁同步伺服电机控制系统的研究［Ｄ］，江苏科技大学，2014

[4]凌海波.基于DPS的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制系统的研究，安徽工程大学，2014-06-06