【摘 要】
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交流伺服系统的应用十分广泛,特别是在高精度和需要快速响应的应用场合中,优势更明显.同时,随着微电子技术、电力电子技术的发展及二者的结合,使得交流伺服系统由最初的模拟
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交流伺服系统的应用十分广泛,特别是在高精度和需要快速响应的应用场合中,优势更明显.同时,随着微电子技术、电力电子技术的发展及二者的结合,使得交流伺服系统由最初的模拟控制转向全数字控制.该文首先推导了永磁同步电机本体的数学模型,根据所得的状态方程可知永磁同步电机是一个多变量非线性的,强耦合的数学模型,故将静止坐标系下的各变量转换到两相旋转坐标系下,实现了定子绕组电流磁场分量和转矩分量的解耦,从而可以对其进行单独控制.采用了磁场定向矢量控制,使得永磁同步电机(PMSM)的运行特性更加近似于直流电机的运行特性.其次,分析了三相电压矢量脉宽调制(SVPWM)工作原理,并利用DSP的全比较PWM发生器输出实现了三相SVPWM控制.同时与SPWM相比,SVPWM具有电压利用率高,易于实现以及开关损耗小等特点.再次,针对交流伺服控制系统的速度控制器进行了研究.考虑到被控对象的特点以及系统要求高精度和快速响应的特点,采用了综合PID控制和模糊控制优点的模糊PID控制算法,对系统进行了设计.这种控制策略不仅避免了速度控制器设计时受被控对象的复杂数学模型的限制,而且提高了系统的控制精度,获得较快的转矩响应,从而使系统的静态和动态性能得到了保证.最后,基于前面的理论分析,进行了系统的硬件电路设计及软件设计.硬件部分包括:驱动电路、保护电路、电流检测、速度检测及显示电路等;软件部分给出了DSP实现各控制部分功能的软件程序流程图,从而实现了基于DSP的全数字化控制.另外,利用MATLAB中的SIMULINK包含的电力电子模块对控制系统的各个部分进行局部仿真,再对整个系统进行了仿真.文章的最后部分给出了仿真和实验波形,结果表明该文所采用的控制方法是非常有效的.
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