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高性能永磁同步调速系统的出现,引起了人们对永磁同步伺服系统研究的高度重视。要获得高性能的交流永磁伺服系统,就需要有性能优良的控制系统以及高效的控制策略,使其具有更宽的调速范围、更高的精度和鲁棒性。本文以永磁同步电机为控制对象,研究位置伺服系统的控制方案。
介绍了电压空间矢量控制技术,包括其原理和一些发展情况；然后介绍了永磁同步电机的结构、数学模型及运动规律。同时,提出了系统控制三闭环控制结构以及SVPWM实现技术。
传统的PI调节器其参数固定,难以解决稳定性和准确性之间的矛盾,其动态特性也难以得到保证,原因在于这种统一不变的控制方式与变化的动态过程之间的矛盾。采用变增益PI调节器与模型参考自适应的控制算法,能够有效提高系统的动态性能,实现快速、精确的跟踪。
硬件结构分为控制部分、接口保护部分、功率驱动和开关电源部分。控制芯片采用TI公司的TMS320F2812 DSP芯片,该芯片专门针对于电机控制领域的应用,其高性能的处理能力为控制算法的实现提供了可能。CPLD为接口保护电路的设计提供了极大的便利。功率驱动部分设计方案为交直交的整流逆变原理,逆变器采用IPM模块。
本文系统软件部分使用C语言进行编写,保证了软件的高效性和较好的可维护性。本文给出了主要模块及控制算法软件实现的思路和相应流程图。
给出系统调试方法并就其结果进行比较分析。介绍了调试过程中使用的调试工具,对控制算法各个环节进行分步骤调试。根据工程经验给出电流环、速度环参数整定方法。最后对整体系统性能进行调试,通过仿真以及实际系统调试进行结果分析。
本文提出的伺服系统的硬件设计方案已经过实际应用,稳定可靠。控制程序调试能够实现主要控制功能,包括电流环、速度环的调试,并在不断的完善和改进,对自适应调节器的实现也在进行之中,位置环的调试在斜坡给定的情况下控制效果良好。