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

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【摘要】：電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為電液控制元件中的關(guān)鍵部件,是連接機(jī)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(jī)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(jī)械轉(zhuǎn)換器具有高頻響的特點(diǎn)。提高電液數(shù)字伺服閥頻響的重要前提,是提高電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器頻響以及帶負(fù)載能力。當(dāng)所帶的負(fù)載較大(如彈簧力、慣性負(fù)載等)時(shí),傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的頻率響應(yīng)會(huì)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(jī)來替代傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)。 本文將空心杯直流伺服電動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象,分析電機(jī)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理,建立其數(shù)學(xué)模型；設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)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(jī)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?jī)?nèi)容如下： 1.對(duì)空心杯直流伺服電機(jī)樣機(jī)的電感、轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電勢(shì)常數(shù)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,建立了該直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,得出直流電機(jī)的電壓方程,力矩方程和動(dòng)力學(xué)方程,并從理論上分析其靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng),并在SIMULINK環(huán)境中進(jìn)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(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖,并在SIMULINK中進(jìn)行了仿真。 3.設(shè)計(jì)基于DSP空心杯直流電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器控制器,介紹了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行說明；對(duì)正弦控制信號(hào)的產(chǎn)生、位置、速度、電流閉環(huán)等方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行闡述。 4.搭建空心杯直流電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)電流閉環(huán)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)進(jìn)行了分析。三閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的理論與設(shè)計(jì)方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果接近,表明三閉環(huán)控制策略達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)。 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(jìn)一步研究的工作和方向。
【關(guān)鍵詞】：空心杯直流伺服電機(jī) DSP 三閉環(huán)控制 動(dòng)態(tài)響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：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(jī)械轉(zhuǎn)換器發(fā)展概況11-17
• 1.2.1 傳統(tǒng)型電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器11-14
• 1.2.2 新型電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器14-17
• 1.3 空心杯直流伺服電機(jī)的特點(diǎn)17-20
• 1.3.1 空心杯電動(dòng)機(jī)概述17-18
• 1.3.2 空心杯電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)18-20
• 1.3.3 空心杯電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用20
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及意義20-21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 第2章 電-機(jī)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(jī)工作原理22-23
• 2.2 直流伺服電機(jī)的靜態(tài)工作特性23-25
• 2.3 直流伺服電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性25-29
• 2.3.1 直流伺服電機(jī)的建模25-27
• 2.3.2 直流伺服電機(jī)的機(jī)電過渡過程27-28
• 2.3.3 直流電機(jī)動(dòng)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(jì)31-33
• 3.1.3 速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)33-35
• 3.1.4 位置調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)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(jì)與實(shí)現(xiàn)39-58
• 4.1 控制器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)39-48
• 4.1.1 DSP控制模塊39-42
• 4.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊42-44
• 4.1.3 電流檢測(cè)模塊44
• 4.1.4 位置檢測(cè)模塊44-46
• 4.1.5 電流保護(hù)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(jì)48-57
• 4.2.1 控制信號(hào)的產(chǎn)生48-51
• 4.2.2 數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)研究58-66
• 5.1 靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)58-60
• 5.2 動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)60-65
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)60-61
• 5.2.2 電流閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)61-62
• 5.2.3 三閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)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(xiàn)68-72
• 致謝72-74
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果74

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本文編號(hào)：608513