论文部分内容阅读
伺服系统在众多控制系统中，凭借其输出能够精确迅速响应外部指令信号的优点受到众多研究技术人员的青睐。在应对越来越高的工业空制要求、越来越精细的社会服务需要上伺服系统完美地展现出了其作为一种可以提供优质控制性能系统的特征。在过去的几十年里，尤其是近二十年，伺服系统因其在诸多领域获得了较为广泛的应用。例如在工业控制领域，对自动车床等的控制;在航天器以及军用武器领域，对宇宙飞船和导弹等的精确控制。伺服系统性能之优越，应用之广泛，使其成为一个备受重点关注的控制系统。随着人们日常生活水平的提高和生产技术的发展，人们和工业生产等对伺服系统要求上也越来越多，对系统的要求基本可以概括为三点:要求之性能越来越高;要求之功能越来越强大;要求之控制越来越简单。研究发展更高性能、更加功能强大、更加简单易控的伺眼系统既是大势所趋同时也是十分必要的。
在伺服领域，永磁同步电机在结构特点上和运行方式上，和其他类型的传统伺服电机有更优秀的运行性能和宽泛的适用范围，交流伺服系统在越来越多的应用场合得以应用。以数字信号处理技术为基础、以永磁同步电机为执行电机，采用高性能控制策略的全数字化永磁同步交流伺服控制系统必将成为伺服控制系统发展的趋势。本论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上，详细讨论了磁场定向矢量控制理论，介绍了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电压调制方法，同时确定了id=0的电流矢量控制策略，并介绍了电流环PI控制和速度环模糊PID控制。本文采用TI公司生产的专门用于电机控制的数字信号控制芯片DSP(TMS320LF2407)作为控制系统核心处理芯片，设计了一套基于DSP的全数字永磁同步电动机伺服控制系统。
论文详细论述了控制电路各部分及外围辅助电路的设计和调试，包括功率驱动电路，供电电路与电源电路以及传感器电路等等，软件开发均在TI的CCStudio3.3集成开发环境下完成，软件采用汇编语言编写，完成了主程序模块和子程序模块设计，实现了电流A/D采样、模型切换、转速PI调节等功能，实现了位置、速度和电流双闭环矢量控制，同时给出了主程序和各个子程序模块的流程图。实验结果表明，基于DSP实现的全数字化交流伺服系统具有响应速度快、速度超调小、转矩脉动小等特点，具有良好的动静态特性以及较高的精度。达到了课题预期的效果，从而证明了系统设计的可行性。
在伺服领域，永磁同步电机在结构特点上和运行方式上，和其他类型的传统伺服电机有更优秀的运行性能和宽泛的适用范围，交流伺服系统在越来越多的应用场合得以应用。以数字信号处理技术为基础、以永磁同步电机为执行电机，采用高性能控制策略的全数字化永磁同步交流伺服控制系统必将成为伺服控制系统发展的趋势。本论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上，详细讨论了磁场定向矢量控制理论，介绍了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电压调制方法，同时确定了id=0的电流矢量控制策略，并介绍了电流环PI控制和速度环模糊PID控制。本文采用TI公司生产的专门用于电机控制的数字信号控制芯片DSP(TMS320LF2407)作为控制系统核心处理芯片，设计了一套基于DSP的全数字永磁同步电动机伺服控制系统。
论文详细论述了控制电路各部分及外围辅助电路的设计和调试，包括功率驱动电路，供电电路与电源电路以及传感器电路等等，软件开发均在TI的CCStudio3.3集成开发环境下完成，软件采用汇编语言编写，完成了主程序模块和子程序模块设计，实现了电流A/D采样、模型切换、转速PI调节等功能，实现了位置、速度和电流双闭环矢量控制，同时给出了主程序和各个子程序模块的流程图。实验结果表明，基于DSP实现的全数字化交流伺服系统具有响应速度快、速度超调小、转矩脉动小等特点，具有良好的动静态特性以及较高的精度。达到了课题预期的效果，从而证明了系统设计的可行性。