本文關(guān)鍵詞：基于DSP的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 交流伺服 永磁同步電動機(jī) DSP 模糊滑�？刂�

【摘要】：從上世紀(jì)四十年代美國麻省理工實(shí)驗(yàn)室研制出的第一臺伺服系統(tǒng),到如今伺服市場上琳瑯滿目的各類相關(guān)產(chǎn)品,伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓、氣動到電動的過程。目前,隨著控制算法的日新月異與相關(guān)硬件的更新?lián)Q代,伺服系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床、激光加工、工業(yè)控制與軍事武器等高端領(lǐng)域,成為未來工業(yè)自動化的支撐技術(shù)之一。本文設(shè)計(jì)了具有一定伺服性能的數(shù)字式三閉環(huán)永磁同步電機(jī)交流伺服控制系統(tǒng)。首先介紹了伺服系統(tǒng)與永磁電機(jī)的發(fā)展背景,分析了目前國內(nèi)外伺服產(chǎn)品的發(fā)展趨勢,指出在當(dāng)前形勢下研究伺服系統(tǒng)的重要性和必要性。之后在研究永磁同步電機(jī)物理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,建立了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,分析了電機(jī)的矢量控制原理與電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)。最后將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為三閉環(huán)交流伺服控制系統(tǒng)。其中,電流環(huán)采用簡單有效的PI調(diào)節(jié);速度環(huán)采用模糊PID調(diào)節(jié)來提高系統(tǒng)的魯棒性與實(shí)時(shí)性;位置環(huán)是反饋的主要通道,本文在常規(guī)滑�？刂破鞯幕A(chǔ)上,加入模糊控制柔化控制信號,削弱了因滑模控制本質(zhì)而存在的抖振現(xiàn)象,并進(jìn)一步增強(qiáng)了魯棒性,本文重點(diǎn)介紹了這種將常規(guī)滑模與模糊控制相融合的復(fù)合控制算法。系統(tǒng)硬件方案以德州儀器公司的TMS320F2812為控制核心,以DSP最小系統(tǒng)為基礎(chǔ),將硬件電路分為數(shù)字控制單元、功率驅(qū)動單元、信號檢測單元以及故障保護(hù)單元四個模塊分別介紹。系統(tǒng)軟件方案采用由總到分的方式設(shè)計(jì)了主程序和初始化程序,包括主程序在循環(huán)等待過程中的中斷響應(yīng)程序,重點(diǎn)對幾個PWM主中斷子程序模塊進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。最后基于上述設(shè)計(jì),在MATLAB/Simulink環(huán)境下對系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真,主要驗(yàn)證三個閉環(huán)控制器的調(diào)節(jié)性能。隨后搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,重點(diǎn)從跟蹤性能、魯棒性等方面對模糊滑�？刂扑惴ㄟM(jìn)行進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了這種控制器的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：交流伺服 永磁同步電動機(jī) DSP 模糊滑�？刂�
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題研究的目的與意義12-13
• 1.2 交流伺服與永磁同步電機(jī)的發(fā)展13-17
• 1.3 論文主要內(nèi)容17-18
• 第2章 數(shù)學(xué)模型與矢量控制策略18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 電機(jī)坐標(biāo)變換與數(shù)學(xué)模型18-23
• 2.2.1 坐標(biāo)變換陣18-20
• 2.2.3 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型20-23
• 2.3 矢量控制23-24
• 2.3.1 矢量控制策略23
• 2.3.2 直軸電流為零矢量控制23-24
• 2.4 脈寬調(diào)制策略24-29
• 2.4.1 PWM控制基本原理24-25
• 2.4.2 SVPWM原理與實(shí)現(xiàn)方法25-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 總體設(shè)計(jì)方案與仿真分析30-55
• 3.1 引言30
• 3.2 總體方案30-31
• 3.3 電流環(huán)設(shè)計(jì)31-32
• 3.4 速度環(huán)設(shè)計(jì)32-39
• 3.4.1 模糊控制32-36
• 3.4.2 速度控制器設(shè)計(jì)36-39
• 3.5 位置環(huán)設(shè)計(jì)39-47
• 3.5.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制40-43
• 3.5.2 模糊滑模控制43-44
• 3.5.3 位置控制器設(shè)計(jì)44-47
• 3.6 仿真分析47-54
• 3.6.1 仿真模型的建立47-50
• 3.6.2 仿真結(jié)果分析50-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第4章 硬件設(shè)計(jì)方案55-63
• 4.1 引言55
• 4.2 硬件總體結(jié)構(gòu)55-56
• 4.3 數(shù)字控制單元設(shè)計(jì)56-58
• 4.3.1 微控制器TMS320F281256
• 4.3.2 TMS320F2812最小系統(tǒng)56-58
• 4.4 功率驅(qū)動單元設(shè)計(jì)58-59
• 4.5 信號檢測單元設(shè)計(jì)59-61
• 4.5.1 電流檢測電路59-60
• 4.5.2 直流母線檢測電路60
• 4.5.3 轉(zhuǎn)子位置速度檢測電路60-61
• 4.6 故障保護(hù)單元設(shè)計(jì)61-62
• 4.7 本章小結(jié)62-63
• 第5章 軟件設(shè)計(jì)方案與實(shí)驗(yàn)結(jié)果63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 數(shù)據(jù)標(biāo)幺化和定標(biāo)63-64
• 5.3 主程序64-66
• 5.4 中斷程序66-67
• 5.4.1 SCI串口中斷66
• 5.4.2 PWM主中斷66-67
• 5.5 PWM主中斷子程序67-72
• 5.5.1 SVPWM子程序67-70
• 5.5.2 AD采樣子程序70-71
• 5.5.3 位置控制子程序71-72
• 5.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果72-76
• 5.7 本章小結(jié)76-77
• 第6章 工作總結(jié)與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文發(fā)表情況83-84
• 致謝84

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本文編號：920792