论文部分内容阅读
伺服驱动技术在工业控制化领域一直占据着举足轻重的地位。近些年,由于各国学者的不断努力,伺服驱动的相关技术取得了新的突破。其中,在机械手臂控制,医疗器械设备,智能机器人等领域,以高性能永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor)和先进控制理论的结合的小功率伺服驱动随处可见,且发展极为迅速。鉴于此,本课题设计了一款性价比较高,体积小巧的低压小功率伺服驱动器。本文首先详细分析了永磁同步电机的结构特点,根据电机的运行原理构建了其数学模型。接着阐述了SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation)控制算法的原理和常用的控制策略。结合表贴式永磁同步电机的特点,选择了id=0的控制策略和SVPWM空间矢量脉宽调制方法,并讨论其在DSPIC单片机上的实现。而后分析了基于PID方法的各个闭环控制系统的控制器设计,运用MATLAB的SIMULINK工具箱构建了全数字化的磁场定向控制的伺服系统仿真模型,对控制策略和参数的有效性进行验证。在硬件设计上,本系统以DSPIC33FJ256MC710单片机为主控制器,给出了系统的最小系统设计,并在控制板上预留CAN、串口等通讯接口。给出了电流信号的采集和调理电路。设计了以增量式光电码盘为传感器的速度、位置信号采集电路。针对小功率伺服驱动,给出了经过验证的逆变电路和保护电路设计方案,并绘制PCB搭建了硬件实验平台。软件开发使用Microchip公司的MPLAB IDE集成开发环境,为了保证程序的执行效率,本文采用C语言和汇编混合编程的方式完成主程序和子程序模块的设计,并给出了软件程序的流程图,通过软硬件联合调试,对整套伺服系统进行了性能测试。论文的结论部分对全文工作中遇到的问题进行总结和分析,提出了系统中存在的不足和仍需改进的地方,为下一步的研究做出了展望。