由于永磁无刷直流电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具有直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等特点，故在国民经济各个领域，如航空航天，电动汽车、数控机床、精密电子产品等中得到广泛的应用。交流伺服技术是研制开发各种先进的机电一体化设备的关键技术。同时我国是制造业大国，对交流伺服系统需求非常巨大。所有这些要求我们必须加快研究步伐，研制出高精度，低成本的交流伺服平台。 本论文中所建立的交流伺服系统，使用的是梯形波永磁无刷直流电动机，试验证明，采用西门子6SC610型晶体管脉宽调制变频器与1FT5系列的无刷三相伺服电机相配合，在主控制器西门子S7-222 PLC中采用伪微分反馈控制算法的永磁直流无刷电机伺服控制系统能够较好地达到这一目的。控制系统由电流环、速度环和位置环三环串级组成，其中，电流调节器和速度调节器均为PI调节器，其在变频器中已集成，我们可以调节。位置环设计采用我们所提到的PDF控制器。伪微分反馈控制算法是由美国康奈尔大学的Richard M. Phelan 首先提出的。其抗干扰能力强,负载能力大,对被控系统参数变化不敏感,结构简单且无需复杂计算，适合随动控制的实时性和精确性。伪微分反馈控制系统具有一套独特的参数设计方法，它保证了控制器的输出不超过末级控制单元的能量提供能力，使系统始终工作于线性范围内，从而提高了系统的跟踪性能，并且按照理论设计出的参数无需太大的调整即可用于实际系统。伺服控制系统硬件设计包括死循环控制部分和操控显示部分。死循环控制部分是系统的关键，其功能为负责接收指令信号、采集光电编码器反馈数据、进行伪微分反馈控制运算、输出控制命令、进行D/A转换、最终控制电机和执行机构完成相应的动作。死循环控制部分由主控制器西门子S7-222可编程控制器(PLC)、西门子6SC610型晶体管脉宽调制变频器、光电编码器等构成。操控显示部分由PC计算机实现。西门子公司的S7-222型PLC的内部高速计数器能够对输入的脉冲信号进行四分频，配合3600p/r的高精度编码器作为反馈测量组件，位置伺服精度能够达到0.025°，速度伺服精度达到2.5°/s。根据采样定理(Shannon定理)，综合考虑各方面因素，选择采样周期T=10ms。程序启动时，初始化通信寄存器和PDF控制参数，积分累加器清零，程序中设置通信中断和定时器中断，通信中断负责上位机和PLC之间的数据通信，定时器中断负责进行PDF控制运算并输出控制量，通信中断的优先级高于定时器中断的优先级。PLC和上位机采用串口通信。由于S7-222PLC串口是RS485标准，而上位机串口采用RS232标准，所以须用RS485/RS232转接线将两者串行口连接。在上位机中可以进行被控参数和PDF 算法参数的给定，PLC接受到参数后进行PDF运算，输出电压控制量传给变频器的56号端子。电机旋转产生的反馈脉冲输入PLC，再经串口由上位机读出，达到了控制系统的实时监控。通信程序采用面向对象特性的Visual C++语言编写。由试验数据和响应及误差曲线表明，交流伺服试验系统在进行位置控制时，稳态最大误差为0.025°，在进行速度控制时，稳态最大误差为2.5°/s。 本控制系统的控制回路的测量误差所引起的旋转角的最大可能误差为±0.025°。两者相对比，该交流伺服试验系统符合精度要求。并且可以看出伪微分反馈(PDF)控制系统具有响应速度快、无超调、抗干扰能力强、鲁棒性好、稳态误差为零等特点，其控制算法简单、实时性强、而且可以实现同时对位置、速度和加速度三个状态变量进行控制，完全能够满足交流伺服系统的要求。