本文關(guān)鍵詞：基于DSP的多電機同步控制器的研究

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【摘要】：隨著社會工業(yè)化飛速發(fā)展,在社會生產(chǎn)的很多領(lǐng)域,依靠單電機已不能完成產(chǎn)品的生產(chǎn)要求,這就需要多電機之間良好地協(xié)調(diào)配合才能完成。因此,電機同步控制是一個重要的研究方向,具有很高的應(yīng)用價值。本文先概述了多電機同步技術(shù)的研究背景,針對高性能交流伺服應(yīng)用方面永磁同步電機所具有的優(yōu)良特性:功率密度大、響應(yīng)快、轉(zhuǎn)矩輸出大等,本文選取其作為主要的被控對象。同步控制主要存在如下問題:1、整體同步算法太過復(fù)雜,運行時如遇到擾動,各電機轉(zhuǎn)速就會出現(xiàn)不同程度的變化,整體的同步協(xié)調(diào)性較差;2、單電機控制時實際運行轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速之間存在較大的偏差。3、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠合理,某些系統(tǒng)的關(guān)鍵部分設(shè)計的太過繁瑣使得電路的功率因數(shù)低且穩(wěn)定性差;另一些則因設(shè)計太過簡化而不能對電機做到精確控制,不適合用于高精度伺服控制上。針對上述問題,本文主要從控制策略和系統(tǒng)設(shè)計方面進行深入研究。控制策略方面:首先詳細(xì)介紹了永磁同步電機的構(gòu)造原理和分類,然后分析常用坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換及其對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,為單臺永磁同步電機的控制策略的選取提供理論依據(jù)。本文在單臺電機的控制上選用FOC-SVPWM控制方式,然后采用仿真進行檢驗,仿真結(jié)果充分說明采用此策略控制的單電機轉(zhuǎn)速跟隨的性能優(yōu)良,抗擾動能力強,系統(tǒng)動靜態(tài)響應(yīng)性能好。在此之后進行多電機同步控制的研究,對比和分析目前不同的同步策略存在的優(yōu)缺點,其中偏差耦合同步策略較其他同步策略有較大的優(yōu)勢,然后對偏差耦合策略存在的問題進行改進:一方面擴大了其控制電機的數(shù)量,另一方面在其前置轉(zhuǎn)速補償部分采用了模糊PID算法。最后把改進后的偏差耦合同步方式與常用的主從同步方式進行仿真對比,仿真結(jié)果說明,前者控制的四臺電機在遇到外界干擾時,轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速且變化同步一致;而后者控制的四臺電機的同步出現(xiàn)了不同程度的延遲和超調(diào)現(xiàn)象。最后重點研究和分析偏差耦合策略下多電機在正常條件、負(fù)載擾動和轉(zhuǎn)速突變時的同步效果。系統(tǒng)設(shè)計:針對傳統(tǒng)模擬控制器存在的諸多缺陷,本文采用基于DSP數(shù)字化控制器,硬件部分主要研究了系統(tǒng)中的關(guān)鍵電路:電機功率驅(qū)動電路作為整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分采用集成化較高的智能功率電路取代傳統(tǒng)分立元件設(shè)計的電路,包括功率器件參數(shù)的選取及抗干擾隔離措施;采用單片機輔助控制電路來協(xié)助DSP處理器對系統(tǒng)進行控制并提供數(shù)字化顯示功能。最終完成系統(tǒng)的整體設(shè)計:主要電路和系統(tǒng)程序的詳細(xì)設(shè)計。先對單臺電機的控制實驗進行詳細(xì)地研究,結(jié)果證明電機在負(fù)載擾動時轉(zhuǎn)速波動小且響應(yīng)時間快,運行穩(wěn)定。然后采用CAN總線和RS-232通信方式搭建多電機同步控制實驗平臺,實驗結(jié)果表明電機運行穩(wěn)定且同步效果好,驗證了本課題的可行性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 FOC-SVPWM控制 偏差耦合策略 模糊PID 同步控制 DSP數(shù)字化控制器
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1 多電機同步控制的技術(shù)背景及研究意義10-11
• 2 多電機同步控制算法11-12
• 3 基于DSP的同步控制方式12-13
• 4 本文的結(jié)構(gòu)安排13-14
• 第二章 永磁同步電機及其數(shù)學(xué)模型14-26
• 1 引言14
• 2 永磁同步電機的構(gòu)造原理14-15
• 3 坐標(biāo)變換原理15-20
• 4 PMSM在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型20-24
• 5 本章小結(jié)24-26
• 第三章 基于FOC-SVPWM的永磁同步電機控制26-38
• 1 引言26
• 2 SVPWM基本原理26-30
• 2.1 空間電壓矢量的合成原理26-30
• 3 基于FOC-SVPWM的電機控制系統(tǒng)及其仿真30-36
• 4 本章小結(jié)36-38
• 第四章 速度補償?shù)钠铖詈峡刂撇呗韵碌耐娇刂?/span>38-54
• 1 多電機同步控制方式38-41
• 2 模糊控制原理41-45
• 2.1 模糊控制系統(tǒng)基本原理42
• 2.2 模糊控制器設(shè)計42-45
• 3 模糊PID控制器的設(shè)計45-46
• 3.1 常規(guī)PID原理45
• 3.2 模糊PID原理45-46
• 4 采用模糊PID速度補償?shù)钠铖詈喜呗韵峦娇刂品抡嫜芯?/span>46-54
• 第五章 DSP電機同步控制器的設(shè)計54-78
• 1 引言54
• 2 DSP電機控制器的結(jié)構(gòu)及通信網(wǎng)絡(luò)54-57
• 2.1 基于DSP的電機控制器的框架54-55
• 2.2 通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建55-57
• 3 DSP控制板的主要電路設(shè)計57-62
• 4 電機控制器的電路設(shè)計62-66
• 4.1 IPM驅(qū)動電路62-65
• 4.2 單片機輔助控制電路65-66
• 5 基于DSP的控制器的控制程序設(shè)計66-70
• 5.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計66-67
• 5.2 程序數(shù)據(jù)的Q格式化處理67-68
• 5.3 基于DSP的同步控制的程序設(shè)計68-70
• 6 實驗結(jié)果與分析70-78
• 6.1 基于DSP單電機控制的實驗結(jié)果和分析70-72
• 6.2 基于DSP的同步控制的實驗結(jié)果與分析72-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 參考文獻80-84
• 附錄84-86
• 致謝86-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)與科研成果88

【參考文獻】

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本文編號：832227