本文關鍵詞：基于DSP與FPGA的永磁同步電機位置伺服系統(tǒng)的設計與實現

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【摘要】：隨著現代工業(yè)技術的不斷進步,交流永磁同步伺服系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展,并廣泛應用于數控機床、工業(yè)機器人等領域。以數字信號為基礎的全數字永磁同步伺服系統(tǒng),容易實現各種智能控制算法和高性能控制策略,已成為交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文的目的是研制一套基于DSP與FPGA的永磁同步電機位置伺服系統(tǒng),為進一步的研究提供硬件和軟件平臺,未來可應用于航空航天、軍工等高性能、高可靠性要求領域。首先,本文介紹了交流永磁同步伺服系統(tǒng)的國內外發(fā)展概況和方向：基于矢量控制原理,建立了永磁同步電機的數學模型；采用經典控制理論,對電流環(huán)、速度環(huán)及位置環(huán)性能進行分析,并設計了調節(jié)器。其次,基于仿真軟件Matlab/Simulink,建立了采用轉子磁鏈定向矢量控制策略和空間矢量脈寬調制技術的系統(tǒng)模型,并進行仿真驗證,獲得了比較滿意的效果。再次,設計了以DSP與FPGA為控制核心、以IGBT功率模塊為功率變換裝置的全數字交流伺服系統(tǒng)。在設計的硬件平臺上,采用模塊化編程思想進行軟件設計。最后,對系統(tǒng)進行調試,給出了主要試驗波形,試驗結果表明系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)性能,驗證了上述理論和仿真分析,為系統(tǒng)的深入研究和開發(fā)奠定了堅實的基礎。
【關鍵詞】：永磁同步電機 位置伺服系統(tǒng) 交流調速 矢量控制
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景與意義9
• 1.2 交流永磁同步伺服系統(tǒng)的特點9-10
• 1.3 交流永磁同步伺服系統(tǒng)國內外研究與發(fā)展概況10-14
• 1.3.1 伺服系統(tǒng)發(fā)展歷史10-11
• 1.3.2 交流永磁同步伺服系統(tǒng)國內外研究概況11-12
• 1.3.3 交流永磁同步伺服系統(tǒng)的最新研究動向12-14
• 1.4 本文的主要研究內容14-15
• 第二章 永磁同步電機數學模型、控制策略及電流控制方法15-20
• 2.1 永磁同步電機基本結構與分類15
• 2.2 永磁同步電機的數學模型15-17
• 2.3 永磁同步電機控制策略17-18
• 2.3.1 矢量控制17
• 2.3.2 直接轉矩控制17-18
• 2.3.3 兩種控制方案的比較18
• 2.4 永磁同步電機的電流控制方法18-19
• 2.5 本章小結19-20
• 第三章 永磁同步電機的矢量控制及其建模仿真20-32
• 3.1 電壓空間矢量脈寬調制技術基本原理20-24
• 3.1.1 電壓空間矢量定義20
• 3.1.2 空間電壓的合成20-22
• 3.1.3 電壓空間矢量的合成22-23
• 3.1.4 基本電壓空間的作用時間23-24
• 3.2 三環(huán)調節(jié)器設計24-26
• 3.2.1 電流環(huán)設計24-25
• 3.2.2 速度環(huán)設計25-26
• 3.2.3 位置環(huán)設計26
• 3.3 系統(tǒng)建模26-31
• 3.3.1 速度伺服系統(tǒng)的建模27-29
• 3.3.2 位置伺服系統(tǒng)的建模29-31
• 3.4 本章小結31-32
• 第四章 系統(tǒng)硬件電路設計32-45
• 4.1 系統(tǒng)硬件結構32-33
• 4.2 控制板33-41
• 4.2.1 電源電路33-34
• 4.2.2 DSP電路34-35
• 4.2.3 FPGA電路35
• 4.2.4 通信電路35-36
• 4.2.5 旋轉變壓器激磁及解碼電路36-38
• 4.2.6 位置反饋檢測電路38-39
• 4.2.7 邏輯接口電平轉換電路39-40
• 4.2.8 電流采樣調理電路40-41
• 4.3 驅動板41-43
• 4.3.1 電源電路41-42
• 4.3.2 驅動電路42-43
• 4.3.3 母線電壓檢測電路43
• 4.4 連接板43-44
• 4.5 主功率器件44
• 4.6 本章小結44-45
• 第五章 系統(tǒng)軟件設計45-54
• 5.1 軟件設計平臺45
• 5.2 軟件工程結構45-46
• 5.3 軟件總體結構46-47
• 5.4 中斷服務子程序47-49
• 5.5 控制算法49-51
• 5.6 Q格式和正余弦產生51-52
• 5.7 保護功能52
• 5.8 FPGA時序仿真52-53
• 5.9 本章小結53-54
• 第六章 試驗結果與分析54-59
• 6.1 電流環(huán)測試54-55
• 6.2 轉速環(huán)測試55-57
• 6.2.1 高速性能55-56
• 6.2.2 低速性能56-57
• 6.3 位置環(huán)測試57-58
• 6.3.1 速度限幅值對位置響應時間的影響57
• 6.3.2 位置階躍測試57-58
• 6.4 調試中遇到的問題和解決方案58
• 6.5 本章小結58-59
• 第七章 總結與展望59-60
• 7.1 工作總結59
• 7.2 后續(xù)工作展望59-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-64
• 作者簡介64

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數據庫 前3條

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本文編號：1117387