基于DSP的交流永磁伺服电机伺服系统的研究与设计
发布时间：2021-01-12 06:45
近年来,伺服电机在工业中的应用日益广泛,其调速控制技术的研究也进入了一个新的阶段。目前,电动机已经发展出包括使用直流或交流电源,以及转子永磁或者励磁的多种类型。随着大规模集成电路及计算机控制的出现,交流调速系统可达到与直流调速相近的性能,且有结构简单、运行可靠、效率高的优点,已取得越来越广泛的应用。其中永磁同步电机因具有功率因数高、转动惯量小、过载能力强等优点,与感应电机相比,控制简单、励磁损耗小、调速范围宽广,已经成为伺服系统的主流。本文就主要对永磁同步交流电动机伺服系统进行研究,致力于搭建一个电动机伺服控制系统。针对在常见控制方式中id、iq之间存在着相互耦合,不能实现独立调节的问题,采用id=0矢量控制策略进行优化解耦,改善电流环动态性能和控制精度;对伺服系统速度环常用的PI反馈改进采用模糊PI控制器,进一步提高系统的响应速度和控制精度。在上述理论的基础上,介绍了以TI公司的DSP控制器TMS320F28335为核心的伺服系统的实现。在Code Composer Studio开发平台下完成系统软件的编写,给出各个模块的流程图。根据设计的系统使用计算机仿真软件Simulink搭建仿...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１永磁同步电机永磁体的常见结构??
／／１２０〇??７??图２．２三相静止坐标系与两相静止坐标系下的电动机电流??Ｆｉｇ．?２．２?Ｍｏｔｏｒ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｉｎ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｎｄ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ??ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??２．２．２?Ｐａｒｋ?变换??在Ｃｌａｒｋ变换完成后的是由两相静止坐标系到两相旋转坐标系的Ｐａｒｋ变换，??设两相旋转坐标系的ｄ－ｑ轴如图２．３所示。??＾?）?°???１?＞?？??图２．３?Ｐａｒｋ变换后两相旋转坐标系下的电流??Ｆｉｇ．?２．３?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｉｎ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｆｔｅｒ?ｐａｒｋ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ??ｄ－ｑ坐标系由ａ－ｐ坐标系旋转得到，坐标系跟随电机转子的旋转而不断??旋转，其转过ａ－Ｐ轴的角度０跟随电机转速、负载不同而不同。Ｐａｒｋ的具体??变换为??？ｔ＇ｄｌ?ｆ?ｃｏｓ?０?ｓｉｎ?〇ｌ?ａ??；＝?？?（２．３）??ＬｌｑＪ?ｌ－ｓｉｎＱ?ｃｏｓ〇Ｊ??即??ｒ?＝?ｃｏｓＱ?ｓｉｎＱ?（２．４
励直流电动机，而定子电流中此时只有交轴转矩分量。??在确定ｉｄ＝〇的控制方式后开始构建控制系统的原理控制流程，本论文使用??的是速度和电流双闭环的控制策略，原理图如图２．４所示。??ｐｉｄ?ｐｉｄ?％?—？?ｕ??４－?＇Ｔ?Ｐａｒｋ?ＳＶ?＝三相逆＾??，?１逆变换?ｐｗｍ?—？变电路运人?ｙ???ｈ?ｚ＝ｘ??▲??????????Ｐａｒｋ?Ｃｌａｒｋ?＾???变换ｋ逆变换Ａ???—速度检测???图２．４永磁交流电机双闭环控制原理结构图??Ｆｉｇ．?２．４?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｆｏｒ?ＰＭＳＭ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ??从图中我们可以明显看到上文提及的速度和电流的两个闭环反馈环节。在??电机正常运行时，首先由速度传感器（一般是霍尔元件）读取电机转动的速度《?，??在与给定转速进行对比之后，通过ＰＩＤ控制器的调控得到系统输入电流。另??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁伺服电机嵌入式位置检测理论及误差分析[J]. 王淑娴,吴治峄,彭东林,李维诗,彭凯. 仪器仪表学报. 2017(10)
[2]永磁同步电机位置伺服控制系统中的路径规划和跟踪控制[J]. 鲁聪,胡金高. 电机与控制应用. 2017(02)
[3]基于SVPWM的永磁直线同步电机控制系统设计与实现[J]. 牛灏然,李星雨,王洪林,唐明,梁得亮. 微电机. 2016(06)
[4]永磁同步电机三环交流伺服系统的仿真研究[J]. 李泽明,周建洪. 科技创新与应用. 2015(32)
[5]三相交流异步电动机矢量控制系统仿真研究[J]. 张鹏. 河南科学. 2015(09)
[6]交流伺服控制系统的发展现状及其研究热点[J]. 许炜康. 中国新技术新产品. 2015(14)
[7]集成永磁伺服电机的发展与现状[J]. 宁蜀悦,王孝伟. 伺服控制. 2014(08)
[8]两种基于DSP的SVPWM波形实现方法[J]. 李瑾,吕树清,陈显彪. 湖北工程学院学报. 2014(03)
[9]基于DSP永磁同步电机交流伺服系统的研究[J]. 樊生文,陈志杰. 信息技术与信息化. 2014(04)
[10]现代高性能永磁交流伺服系统综述（上）——永磁电机篇[J]. 莫会成,闵琳,王健,任雷. 伺服控制. 2014(02)
硕士论文
[1]基于FPGA的三阶SPWM逆变控制器研究[D]. 周小波.西安科技大学 2011
[2]永磁同步电机交流伺服系统的反推控制研究[D]. 姚琳琳.辽宁工程技术大学 2009
[3]高性能交流永磁同步调速系统的设计与研究[D]. 董恒.湖南大学 2009
本文编号：2972367
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１永磁同步电机永磁体的常见结构??
／／１２０〇??７??图２．２三相静止坐标系与两相静止坐标系下的电动机电流??Ｆｉｇ．?２．２?Ｍｏｔｏｒ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｉｎ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｎｄ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ??ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??２．２．２?Ｐａｒｋ?变换??在Ｃｌａｒｋ变换完成后的是由两相静止坐标系到两相旋转坐标系的Ｐａｒｋ变换，??设两相旋转坐标系的ｄ－ｑ轴如图２．３所示。??＾?）?°???１?＞?？??图２．３?Ｐａｒｋ变换后两相旋转坐标系下的电流??Ｆｉｇ．?２．３?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｉｎ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｆｔｅｒ?ｐａｒｋ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ??ｄ－ｑ坐标系由ａ－ｐ坐标系旋转得到，坐标系跟随电机转子的旋转而不断??旋转，其转过ａ－Ｐ轴的角度０跟随电机转速、负载不同而不同。Ｐａｒｋ的具体??变换为??？ｔ＇ｄｌ?ｆ?ｃｏｓ?０?ｓｉｎ?〇ｌ?ａ??；＝?？?（２．３）??ＬｌｑＪ?ｌ－ｓｉｎＱ?ｃｏｓ〇Ｊ??即??ｒ?＝?ｃｏｓＱ?ｓｉｎＱ?（２．４
励直流电动机，而定子电流中此时只有交轴转矩分量。??在确定ｉｄ＝〇的控制方式后开始构建控制系统的原理控制流程，本论文使用??的是速度和电流双闭环的控制策略，原理图如图２．４所示。??ｐｉｄ?ｐｉｄ?％?—？?ｕ??４－?＇Ｔ?Ｐａｒｋ?ＳＶ?＝三相逆＾??，?１逆变换?ｐｗｍ?—？变电路运人?ｙ???ｈ?ｚ＝ｘ??▲??????????Ｐａｒｋ?Ｃｌａｒｋ?＾???变换ｋ逆变换Ａ???—速度检测???图２．４永磁交流电机双闭环控制原理结构图??Ｆｉｇ．?２．４?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｆｏｒ?ＰＭＳＭ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ??从图中我们可以明显看到上文提及的速度和电流的两个闭环反馈环节。在??电机正常运行时，首先由速度传感器（一般是霍尔元件）读取电机转动的速度《?，??在与给定转速进行对比之后，通过ＰＩＤ控制器的调控得到系统输入电流。另??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁伺服电机嵌入式位置检测理论及误差分析[J]. 王淑娴,吴治峄,彭东林,李维诗,彭凯. 仪器仪表学报. 2017(10)
[2]永磁同步电机位置伺服控制系统中的路径规划和跟踪控制[J]. 鲁聪,胡金高. 电机与控制应用. 2017(02)
[3]基于SVPWM的永磁直线同步电机控制系统设计与实现[J]. 牛灏然,李星雨,王洪林,唐明,梁得亮. 微电机. 2016(06)
[4]永磁同步电机三环交流伺服系统的仿真研究[J]. 李泽明,周建洪. 科技创新与应用. 2015(32)
[5]三相交流异步电动机矢量控制系统仿真研究[J]. 张鹏. 河南科学. 2015(09)
[6]交流伺服控制系统的发展现状及其研究热点[J]. 许炜康. 中国新技术新产品. 2015(14)
[7]集成永磁伺服电机的发展与现状[J]. 宁蜀悦,王孝伟. 伺服控制. 2014(08)
[8]两种基于DSP的SVPWM波形实现方法[J]. 李瑾,吕树清,陈显彪. 湖北工程学院学报. 2014(03)
[9]基于DSP永磁同步电机交流伺服系统的研究[J]. 樊生文,陈志杰. 信息技术与信息化. 2014(04)
[10]现代高性能永磁交流伺服系统综述（上）——永磁电机篇[J]. 莫会成,闵琳,王健,任雷. 伺服控制. 2014(02)
硕士论文
[1]基于FPGA的三阶SPWM逆变控制器研究[D]. 周小波.西安科技大学 2011
[2]永磁同步电机交流伺服系统的反推控制研究[D]. 姚琳琳.辽宁工程技术大学 2009
[3]高性能交流永磁同步调速系统的设计与研究[D]. 董恒.湖南大学 2009
本文编号：2972367
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2972367.html
教材专著
