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传统交流伺服系统均采用带PG的伺服驱动器+减速器的结构方案,减速器的存在易造成系统传动效率降低、体积大、成本高等问题,而配置高性能的光电编码器不仅价格昂贵,而且还降低系统可靠性。本文在研究无需机械减速器、直接驱动式的永磁低速同步电动机数学模型和控制理论的基础上,对改善直接转矩控制的低速性能、工程无PG控制、电机参数自学习方法及嵌入式多任务实现方法等进行深入的研究,并完成电磁减速型PMSM伺服系统的软、硬件设计。首先,本文从永磁同步电动机(PMSM)基本结构和数学模型出发,分析了永磁同步电动机直接转矩控制的基本原理。讨论了电压空间矢量在直接转矩控制中的作用与方法,并分析了基本DTC方案中存在的问题。其次,针对基本DTC控制存在转矩脉动大、控制性能受电机参数影响大等问题,采用空间矢量脉宽调制的直接转矩控制(SVM-DTC)方案来改善系统动、静态性能,其算法实现包括电压矢量的生成和空间电压矢量调制。接着,通过分析常用转速估计算法的原理及各自存在的问题,探讨了一种基于瞬时负载角检测的速度估计方法,在自学习模式下,通过与接近开关测得的角速度比较,对转速估计算式进行电机参数修正,实现工程无PG控制。本文还研究了基于初始接近开关信息及电压、电流信号融合的电机参数自学习方法,提高无PG观测的精度与控制性能。然后,在Matlab/Simulink仿真环境下对电磁减速型PMSM的基本DTC和SVM-DTC控制策略进行建模和仿真。结果表明,SVM-DTC在改善电磁转矩脉动、低速平稳性方面具有良好的效果。最后,论文实现了基于嵌入式技术的多任务电磁减速型PMSM伺服系统的控制方案,完成了该伺服系统的软、硬件设计。硬件部分主要以ColdFire系列32微控制器MCF52235为核心,对控制器最小系统、信号采样模块、基于软开关逆变电路、信号驱动和保护电路及系统辅助电源等进行了详细的设计和分析。软件部分采用嵌入式实时操作系统进行软件模块化设计,并成功将μC/OS-Ⅱ移植到MCF52235微控制器中。将伺服系统软件分解成若干个任务模块,详细分析了信号转换、控制算法、SVPWM输出任务和人机界面的软件实现过程,并对系统软、硬件进行了调试和实验,验证了系统设计的可行性和有效性。