本文關(guān)鍵詞：基于DSP與FPGA的永磁同步電機(jī)位置伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)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(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域。以數(shù)字信號(hào)為基礎(chǔ)的全數(shù)字永磁同步伺服系統(tǒng),容易實(shí)現(xiàn)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(jī)位置伺服系統(tǒng),為進(jìn)一步的研究提供硬件和軟件平臺(tái),未來可應(yīng)用于航空航天、軍工等高性能、高可靠性要求領(lǐng)域。首先,本文介紹了交流永磁同步伺服系統(tǒng)的國內(nèi)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(jī)的數(shù)學(xué)模型；采用經(jīng)典控制理論,對(duì)電流環(huán)、速度環(huán)及位置環(huán)性能進(jìn)行分析,并設(shè)計(jì)了調(diào)節(jié)器。其次,基于仿真軟件Matlab/Simulink,建立了采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的系統(tǒng)模型,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證,獲得了比較滿意的效果。再次,設(shè)計(jì)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(shù)字交流伺服系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)上,采用模塊化編程思想進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。最后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試,給出了主要試驗(yàn)波形,試驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能,驗(yàn)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 位置伺服系統(tǒng) 交流調(diào)速 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(diǎn)9-10
• 1.3 交流永磁同步伺服系統(tǒng)國內(nèi)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(nèi)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(dòng)向12-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 第二章 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型、控制策略及電流控制方法15-20
• 2.1 永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)與分類15
• 2.2 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型15-17
• 2.3 永磁同步電機(jī)控制策略17-18
• 2.3.1 矢量控制17
• 2.3.2 直接轉(zhuǎn)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(jī)的電流控制方法18-19
• 2.5 本章小結(jié)19-20
• 第三章 永磁同步電機(jī)的矢量控制及其建模仿真20-32
• 3.1 電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)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(shí)間23-24
• 3.2 三環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)24-26
• 3.2.1 電流環(huán)設(shè)計(jì)24-25
• 3.2.2 速度環(huán)設(shè)計(jì)25-26
• 3.2.3 位置環(huán)設(shè)計(jì)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(jié)31-32
• 第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)32-45
• 4.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路39-40
• 4.2.8 電流采樣調(diào)理電路40-41
• 4.3 驅(qū)動(dòng)板41-43
• 4.3.1 電源電路41-42
• 4.3.2 驅(qū)動(dòng)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(jié)44-45
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)45-54
• 5.1 軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)45
• 5.2 軟件工程結(jié)構(gòu)45-46
• 5.3 軟件總體結(jié)構(gòu)46-47
• 5.4 中斷服務(wù)子程序47-49
• 5.5 控制算法49-51
• 5.6 Q格式和正余弦產(chǎn)生51-52
• 5.7 保護(hù)功能52
• 5.8 FPGA時(shí)序仿真52-53
• 5.9 本章小結(jié)53-54
• 第六章 試驗(yàn)結(jié)果與分析54-59
• 6.1 電流環(huán)測試54-55
• 6.2 轉(zhuǎn)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(duì)位置響應(yīng)時(shí)間的影響57
• 6.3.2 位置階躍測試57-58
• 6.4 調(diào)試中遇到的問題和解決方案58
• 6.5 本章小結(jié)58-59
• 第七章 總結(jié)與展望59-60
• 7.1 工作總結(jié)59
• 7.2 后續(xù)工作展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 作者簡介64

【參考文獻(xiàn)】

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5 李燁,嚴(yán)欣平;永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J];微電機(jī)(伺服技術(shù));2001年04期

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本文編號(hào)：1117387