本文關(guān)鍵詞：高頻2D數(shù)字伺服閥電—機械轉(zhuǎn)換器的研究

  更多相關(guān)文章： 空心杯直流伺服電機 DSP 三閉環(huán)控制 動態(tài)響應(yīng)

【摘要】：電-機械轉(zhuǎn)換器作為電液控制元件中的關(guān)鍵部件,是連接機械元件和電氣元件的橋梁。電液伺服閥整體性能的優(yōu)劣直接受電-機械轉(zhuǎn)換器性能好壞的影響。高頻響大流量電液數(shù)字伺服閥的研制,要求電-機械轉(zhuǎn)換器具有高頻響的特點。提高電液數(shù)字伺服閥頻響的重要前提,是提高電-機械轉(zhuǎn)換器頻響以及帶負載能力。當(dāng)所帶的負載較大(如彈簧力、慣性負載等)時,傳統(tǒng)步進電機的頻率響應(yīng)會受到限制。為了解決這一問題,考慮選用性能更佳的空心杯直流伺服電機來替代傳統(tǒng)步進電機。 本文將空心杯直流伺服電動機作為研究對象,分析電機的結(jié)構(gòu)、運行原理,建立其數(shù)學(xué)模型；設(shè)計了基于DSP的專用控制器,采用電流、轉(zhuǎn)速、位置三閉環(huán)控制對其進行實驗研究。實驗結(jié)果表明,該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)空心杯直流伺服電機的精確定位和快速響應(yīng)控制,并可以將數(shù)字伺服閥的頻率響應(yīng)提升至500Hz。 具體研究內(nèi)容如下： 1.對空心杯直流伺服電機樣機的電感、轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電勢常數(shù)等參數(shù)進行測量,建立了該直流電機的數(shù)學(xué)模型,得出直流電機的電壓方程,力矩方程和動力學(xué)方程,并從理論上分析其靜態(tài)特性和動態(tài)響應(yīng),并在SIMULINK環(huán)境中進行了仿真。 2.介紹了電流、轉(zhuǎn)速和位置三閉環(huán)伺服系統(tǒng)的組成和原理,給出了該控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖,并在SIMULINK中進行了仿真。 3.設(shè)計基于DSP空心杯直流電-機械轉(zhuǎn)換器控制器,介紹了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),對各個模塊進行說明；對正弦控制信號的產(chǎn)生、位置、速度、電流閉環(huán)等方法的實現(xiàn)進行闡述。 4.搭建空心杯直流電-機械轉(zhuǎn)換器實驗平臺,對電流閉環(huán)控制系統(tǒng)的動態(tài)特性進行了實驗研究,對系統(tǒng)的階躍響應(yīng)進行了分析。三閉環(huán)控制實驗驗證了直流電機控制系統(tǒng)中的理論與設(shè)計方法,實驗結(jié)果與仿真結(jié)果接近,表明三閉環(huán)控制策略達到了預(yù)期的控制目標。 5.概括總結(jié)本論文的主要研究工作和成果,展望今后需進一步研究的工作和方向。
【關(guān)鍵詞】：空心杯直流伺服電機 DSP 三閉環(huán)控制 動態(tài)響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH137.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 選題背景10-11
• 1.2 電-機械轉(zhuǎn)換器發(fā)展概況11-17
• 1.2.1 傳統(tǒng)型電-機械轉(zhuǎn)換器11-14
• 1.2.2 新型電-機械轉(zhuǎn)換器14-17
• 1.3 空心杯直流伺服電機的特點17-20
• 1.3.1 空心杯電動機概述17-18
• 1.3.2 空心杯電動機的結(jié)構(gòu)18-20
• 1.3.3 空心杯電動機的應(yīng)用20
• 1.4 研究內(nèi)容及意義20-21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 第2章 電-機械轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理與建模22-30
• 2.1 直流伺服電機工作原理22-23
• 2.2 直流伺服電機的靜態(tài)工作特性23-25
• 2.3 直流伺服電機的動態(tài)特性25-29
• 2.3.1 直流伺服電機的建模25-27
• 2.3.2 直流伺服電機的機電過渡過程27-28
• 2.3.3 直流電機動態(tài)特性的仿真28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 直流伺服控制系統(tǒng)建模30-39
• 3.1 三閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型30-36
• 3.1.1 三閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖31
• 3.1.2 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計31-33
• 3.1.3 速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計33-35
• 3.1.4 位置調(diào)節(jié)器的設(shè)計35-36
• 3.2 伺服系統(tǒng)的仿真36-38
• 3.2.1 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定36-37
• 3.2.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果37-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第4章 直流伺服控制器的設(shè)計與實現(xiàn)39-58
• 4.1 控制器硬件系統(tǒng)設(shè)計39-48
• 4.1.1 DSP控制模塊39-42
• 4.1.2 電機驅(qū)動模塊42-44
• 4.1.3 電流檢測模塊44
• 4.1.4 位置檢測模塊44-46
• 4.1.5 電流保護電路46
• 4.1.6 有源濾波46-47
• 4.1.7 電源模塊47-48
• 4.2 控制器軟件設(shè)計48-57
• 4.2.1 控制信號的產(chǎn)生48-51
• 4.2.2 數(shù)字PID控制器的設(shè)計51-53
• 4.2.3 系統(tǒng)程序圖及說明53-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第5章 實驗研究58-66
• 5.1 靜態(tài)特性實驗58-60
• 5.2 動態(tài)特性實驗60-65
• 5.2.1 實驗平臺60-61
• 5.2.2 電流閉環(huán)控制實驗61-62
• 5.2.3 三閉環(huán)控制實驗62-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-74
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果74

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鈴木善則;丁金全;;精密小形電機的開發(fā)現(xiàn)狀及未來[J];微特電機;1980年02期

2 劉敏;劉藻珍;王金柱;;某型電動舵機建模與仿真研究[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2004年S5期

3 吳威，王曉東，，趙杰，陳衛(wèi)東，蔡鶴皋;采用微計算機實現(xiàn)直流伺服電機的精確定位[J];電測與儀表;1995年04期

4 王瑤;陳蔚鴻;徐小兵;李應(yīng)虎;;基于MATLAB的直流伺服電機驅(qū)動進給系統(tǒng)的仿真研究[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2006年04期

5 張佳陽;高海濤;鄭立熹;;直流伺服電機拖動系統(tǒng)的仿真研究[J];中國制造業(yè)信息化;2009年15期

6 曹啟瑞;陳耀敏;;主軸伺服系統(tǒng)和進給伺服系統(tǒng)[J];上海機床;1996年02期

7 孔靜;陳新華;孫中豪;;空間站雙向搖擺發(fā)動機伺服系統(tǒng)仿真分析[J];裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2006年04期

8 張文海;;有關(guān)直流電機的問答[J];微特電機;2007年12期

9 孫運平;牛志剛;;駕駛機器人油門機械腿控制模型的建立[J];機械工程與自動化;2009年03期

10 梁昆;杜愛民;;面向?qū)ο蟮闹绷魉欧姍C仿真分析[J];機電工程;2009年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 阮健;李勝;孟斌;;2D數(shù)字伺服閥[A];中國機械工程學(xué)會流體傳動與控制分會第六屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

2 李一凡;;直流電機振動監(jiān)測及故障特征分析[A];2011下一代自動測試系統(tǒng)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

3 劉保民;謝擴軍;;AD2S90芯片對直流伺服電機控制的典型應(yīng)用[A];全國先進制造技術(shù)高層論壇暨第九屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)研討會論文集[C];2010年

4 丁剛偉;;Z630-Z710直流電機開發(fā)[A];重慶市電機工程學(xué)會2010年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

5 張慰;歐陽軍;張曉萍;;某發(fā)動機起動-直流電機停轉(zhuǎn)、雙向旋轉(zhuǎn)故障分析[A];中國航空學(xué)會第七屆動力年會論文摘要集[C];2010年

6 叢爽;高雪鵬;魏衡華;;用于仿真實驗的非線性直流電機模型的建立[A];'99系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會論文集[C];1999年

7 龍永文;胡虔生;;混合遺傳算法在無刷直流電機優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用[A];江蘇省電工技術(shù)學(xué)會成立十周年慶典暨2004年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

8 陳強;林明耀;;無刷直流電機的PI閉環(huán)調(diào)速控制[A];江蘇省電工技術(shù)學(xué)會成立十周年慶典暨2004年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

9 楊新峰;苑秉成;;基于C8051F02x的聲制導(dǎo)深彈舵機動態(tài)加載系統(tǒng)研究[A];第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集（2）[C];2008年

10 張華曹;段飛;;新型直流電機軟啟動智能化模塊[A];中國電工技術(shù)學(xué)會電力電子學(xué)會第八屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2002年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陜西 柳慶良;對《一款大功率電動汽車直流電機控制器原理剖析》一文的補充意見(下)[N];電子報;2009年

2 青海油田機廠電工班 楊華 羅仁滿 鄭雪峰 杜建軍;直流電機可控硅無級調(diào)速原理及常見故障檢修[N];電子報;2008年

3 陜西省西鄉(xiāng)縣農(nóng)機管理站 劉有貴;直流電機正確使用[N];河北科技報;2003年

4 山東 申世忠;B2151型龍門刨床直流電機組常見故障檢修(上)[N];電子報;2010年

5 云南 楊文卿;直流電機好壞的直觀鑒別[N];電子報;2007年

6 浙江 張培君;電動車直流電機的類別與性能[N];電子報;2006年

7 張文;博格華納成功研發(fā)新一代柴油機EGR閥[N];中國工業(yè)報;2007年

8 西安 瞿貴榮;聲控直流電機電路[N];電子報;2008年

9 福州 阮成功;直流電機模擬控制[N];電子報;2003年

10 黑龍江雙鴨山新時代水泥有限公司 那振寬;日產(chǎn)1200噸水泥生產(chǎn)線特殊故障的處理方法[N];中國建材報;2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉金鳳;叉車用直流電機高效驅(qū)動系統(tǒng)及傳導(dǎo)干擾的分析與抑制[D];哈爾濱理工大學(xué);2011年

2 姜衛(wèi)東;混合動力電動汽車用無刷直流電機動態(tài)性能及控制策略的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2004年

3 王忠山;高精度機械軸承轉(zhuǎn)臺摩擦補償研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 董偉;汽車坡路行駛發(fā)動機與無級變速器綜合控制研究[D];吉林大學(xué);2007年

5 沈軍民;紡機專用變頻器的矢量變頻調(diào)速控制技術(shù)研究[D];東華大學(xué);2011年

6 張相軍;無刷直流電機無位置傳感器控制技術(shù)的研究[D];上海大學(xué);2001年

7 梁艷陽;時變不確定機電運動系統(tǒng)的非線性自適應(yīng)控制[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

8 何鵠環(huán);永磁有刷直流電動機電磁振動與噪聲的分析[D];上海交通大學(xué);2012年

9 林旭梅;基于小腦模型的智能控制方法及其在重力補償系統(tǒng)的應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

10 張理敬;森林火災(zāi)探測器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國海洋大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張青;高頻2D數(shù)字伺服閥電—機械轉(zhuǎn)換器的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

2 時夢;微型2D數(shù)字伺服閥的設(shè)計及研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

3 趙慶陽;醫(yī)用輸液泵電控系統(tǒng)的研究[D];長春理工大學(xué);2002年

4 楊水燕;大流量高頻響數(shù)字伺服閥[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

5 曾青山;面向外骨骼機器人的空心杯電機位置伺服控制研究[D];電子科技大學(xué);2013年

6 胡瑋;基于DSP的空心杯直流伺服電—機械轉(zhuǎn)換器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

7 王樂;冷帶軋機速度控制系統(tǒng)的魯棒跟蹤控制研究[D];燕山大學(xué);2003年

8 龔金國;基于DSP的無刷直流電機數(shù)字控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];西安理工大學(xué);2005年

9 趙漢表;基于DSP衛(wèi)星天線伺服控制系統(tǒng)設(shè)計[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

10 陳學(xué)強;基于ARM的模糊PID控制器在直流調(diào)速中的應(yīng)用[D];南昌大學(xué);2008年

本文編號：608513