本文選題：PMSM　切入點：FPGA　出處：《沈陽理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文研究的對象是使用FPGA控制平臺實現(xiàn)多軸永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng)。多軸電機控制是指利用一個控制單元實現(xiàn)多個運動單元的控制,是機器人領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢。隨著FPGA控制技術(shù)的發(fā)展,多軸控制的瓶頸得以解決。本文的研究重點為無傳感器控制的實現(xiàn)。傳統(tǒng)的有傳感器控制需要依靠編碼器或者旋轉(zhuǎn)變壓器檢測轉(zhuǎn)子的速度和角度,不但增加了系統(tǒng)的體積和成本,系統(tǒng)可靠性也大幅度降低。無傳感器控制是通過檢測電機定子電壓、電流等信號,經(jīng)過一定的算法處理后得出轉(zhuǎn)子相關(guān)信息,完成矢量控制的閉環(huán)控制。首先,本文永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型,采用i_d=0的控制策略完成矢量控制。分別從SVPWM的原理實現(xiàn)和工程實現(xiàn)步驟兩方面詳細(xì)介紹了SVPWM的實現(xiàn),并利用Matlab/Simulink仿真平臺對其進(jìn)行了驗證。其次,對無傳感器控制技術(shù)在中高速段對傳統(tǒng)的滑模觀測器進(jìn)行了改進(jìn),使用sigmoid函數(shù)代替sign函數(shù),削弱了抖振。深入研究了電流閉環(huán)的I-f啟動策略,仿真結(jié)果表明,I-f啟動和基于改進(jìn)后的滑模觀測器無傳感器控制方法能夠可靠運行,具有良好的動態(tài)性能和抗負(fù)載擾動能力。然后基于Actel FPGA和電機控制專用IP核,實現(xiàn)了雙軸電機的矢量控制系統(tǒng)。并調(diào)用Smartfusion2內(nèi)嵌的ARM Cortex-M3處理器,使用C語言編寫I-f啟動和改進(jìn)后的滑模觀測器實現(xiàn)代碼,并對各模塊進(jìn)行仿真分析。最后設(shè)計了雙軸驅(qū)動系統(tǒng)硬件,包括FPGA控制板和功率驅(qū)動板。通過大量的仿真和實驗,結(jié)果證明本系統(tǒng)能夠滿足實驗要求并能穩(wěn)定運行。
[Abstract]:The object of this paper is to use FPGA control platform to realize the vector control system of multi-axis permanent magnet synchronous motor (PMSM). With the development of FPGA control technology, The bottleneck of multi-axis control can be solved. The emphasis of this paper is the realization of sensorless control. Traditional sensorless control depends on the speed and angle of rotor detected by encoder or rotary transformer. It not only increases the volume and cost of the system, but also reduces the reliability of the system by a large margin. Sensorless control is obtained by detecting the stator voltage, current and other signals of the motor. First of all, the mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is presented in this paper. The vector control is accomplished by using the control strategy of Id0. The realization of SVPWM is introduced in detail from two aspects: the principle of SVPWM and the steps of engineering implementation. It is verified by Matlab/Simulink simulation platform. Secondly, the traditional sliding mode observer is improved in the middle and high speed section of sensorless control technology, and sigmoid function is used instead of sign function. The I-f startup strategy of the current closed loop is deeply studied. The simulation results show that the I-f startup and the sensorless control method based on the improved sliding mode observer can run reliably. It has good dynamic performance and anti-load disturbance ability. Then, based on Actel FPGA and special IP core of motor control, the vector control system of two-axis motor is realized, and the ARM Cortex-M3 processor embedded in Smartfusion2 is called. The C language is used to code the I-f start-up and improved sliding mode observer, and the simulation analysis of each module is carried out. Finally, the hardware of the two-axis drive system is designed, including the FPGA control board and the power drive board. A large number of simulations and experiments are carried out. The results show that the system can meet the requirements of the experiment and can run stably.
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273;TM383.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1581047