本文關(guān)鍵詞：基于DSP的伺服控制系統(tǒng)設(shè)計研究

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【摘要】：在當(dāng)今電氣時代,伺服控制系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。但是在伺服系統(tǒng)的控制精度上存在一定的不足,特別是伺服系統(tǒng)在低速時會受到摩擦干擾的影響,嚴重制約了電機性能的進一步提高。采用數(shù)字控制的方法來設(shè)計電機伺服系統(tǒng),是當(dāng)前伺服控制的一種發(fā)展趨勢。利用數(shù)字控制器齊全的內(nèi)部模塊和豐富的接口,可以使伺服系統(tǒng)更加小型化,控制更加簡單易行。本文以實際的電機伺服系統(tǒng)為研究對象,以TMS320F28335 DSP為核心控制器,依次介紹了電機伺服系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理、控制方法以及摩擦補償策略。本文首先介紹了電機伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及主要組成,包括控制器、驅(qū)動器、電機、測角元件。根據(jù)系統(tǒng)的要求對它們進行選型,利用它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)得到伺服控制系統(tǒng)總體的數(shù)學(xué)模型,以便進行后續(xù)的理論分析�？刂破魇窍到y(tǒng)的核心部件,它利用e QEP模塊將來自于編碼器的脈沖波進行解析得到角度信息,執(zhí)行一定的控制算法,然后利用e PWM模塊產(chǎn)生PWM波來傳送給H橋驅(qū)動器。因此,軟件程序主要圍繞著TMS320F28335 DSP控制器編寫。另外還編寫了上位機軟件程序,用于發(fā)送指令和顯示位置和速度曲線。通過伯德圖分析了校正前伺服系統(tǒng)的頻率特性,然后采用PI控制和超前校正分別對電流環(huán)和位置環(huán)進行校正,取得了良好的控制效果。并且實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)中的位置跟蹤和速度跟蹤。針對于電機系統(tǒng)的摩擦干擾問題,研究了幾種常用的摩擦模型,并且通過simulink對摩擦進行建模,觀察由摩擦帶來的幾種非線性問題,比如爬行、滯滑自振蕩、過零點死區(qū)。本課題中提出了基于滑模干擾觀測器的的摩擦補償方案,仿真實驗表明它對摩擦干擾有著很好的抑制效果。
【關(guān)鍵詞】：電機 DSP 伺服控制 摩擦補償
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM921.541
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義9
• 1.2 數(shù)字控制器的發(fā)展9-11
• 1.3 影響伺服系統(tǒng)精度的因素11-12
• 1.4 伺服控制及摩擦補償?shù)难芯楷F(xiàn)狀12-13
• 1.5 論文的主要內(nèi)容13-15
• 第2章 控制系統(tǒng)的整體設(shè)計及建模15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 電機伺服系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)15-16
• 2.3 系統(tǒng)主要模塊的選擇16-21
• 2.3.1 控制芯片的選型16-18
• 2.3.2 電機驅(qū)動器的選擇18-19
• 2.3.3 測角元件的選擇19-21
• 2.4 電機系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立21-23
• 2.4.1 直流電機的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.4.2 直流電機模型的參數(shù)整定22
• 2.4.3 驅(qū)動電路的數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.4.4 測角系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計24-37
• 3.1 引言24
• 3.2 DSP開發(fā)環(huán)境和工具簡介24-25
• 3.3 DSP的模塊化程序設(shè)計25-32
• 3.3.1 eQEP模塊25-30
• 3.3.2 ePWM模塊30-32
• 3.4 上下位機的串口通信設(shè)計32-36
• 3.4.1 上位機程序設(shè)計32-35
• 3.4.2 下位機程序35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 電機伺服系統(tǒng)的控制算法研究與實現(xiàn)37-51
• 4.1 未校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特性37-38
• 4.2 采樣周期的選擇38-39
• 4.3 控制器的設(shè)計方案39-46
• 4.3.1 電流環(huán)的設(shè)計39-41
• 4.3.2 電流環(huán)的離散化41-42
• 4.3.3 位置環(huán)的設(shè)計42-44
• 4.3.4 位置環(huán)的離散化44-46
• 4.4 伺服系統(tǒng)實驗46-50
• 4.4.1 主要模塊的測試46-48
• 4.4.2 位置控制48-49
• 4.4.3 速度控制49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 摩擦現(xiàn)象的研究與補償51-71
• 5.1 引言51
• 5.2 摩擦模型的介紹51-53
• 5.2.1 靜態(tài)摩擦模型51-52
• 5.2.2 動態(tài)摩擦模型52-53
• 5.3 含有摩擦的電機系統(tǒng)的建立53-55
• 5.4 摩擦對伺服系統(tǒng)的影響55-60
• 5.4.1 死區(qū)現(xiàn)象的仿真實驗55-57
• 5.4.2 爬行現(xiàn)象的仿真實驗57-60
• 5.5 基于滑模擾動觀測器的摩擦補償方法60-70
• 5.5.1 滑�？刂破髟O(shè)計60-64
• 5.5.2 反饋型擾動觀測器的設(shè)計64-66
• 5.5.3 滑模擾動觀測器的仿真效果66-69
• 5.5.4 SMDOB干擾抑制特性的頻域分析69-70
• 5.6 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果75-77
• 致謝77

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