基于TMS320F28069的伺服控制系统研究

发布时间：2017-08-01 22:13

  本文关键词：基于TMS320F28069的伺服控制系统研究

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【摘要】：随着自动化的快速发展,伺服系统在社会各个领域得到了越来越广泛的应用,与此同时,对伺服系统性能的要求也在逐步提高。幸运的是,电力电子技术以及半导体技术的发展为伺服系统的性能提升提供了巨大的空间。本文设计了一个基于TMS320F28069浮点DSP的伺服控制系统,并在此基础上对伺服系统中的转矩脉动抑制、无位置传感器控制等若干问题进行了研究。 本文首先介绍了主控芯片TMS320F28069以及开发环境CCSv6,详细介绍了无刷直流电机的工作原理、永磁同步电机的数学模型以及矢量控制策略,搭建了这两种电机系统的基于TMS320F28069芯片的硬件平台,并且给出了软件设计流程。利用id=0矢量控制策略实现了永磁同步电机系统的电流、速度及位置三闭环控制,并着重测试了其性能,测试结果证明了系统具有良好的伺服控制性能。 然后在上述硬件平台的基础上进行了低速下电机转矩脉动抑制的算法研究。提出了一种迭代学习控制算法,算法基于自学习控制,结合迭代法,不依赖于系统的精确数学模型和电机参数,是一种通用性较强的控制算法。对一台永磁同步电机采用特殊的方式驱动,使其具有较大的转矩脉动,并在此电机上进行实验,转矩脉动得到了明显的抑制,证实了本算法的有效性。 最后介绍了滑模观测器的原理及其数字化处理,设计了表贴式永磁同步电机的滑模观测器。在上述硬件平台上对实验电机(米格110ST-M04030电机)进行了基于滑模观测器法的无位置传感器控制。由于滑模观测器法在电机低速和零速时无效,因此设计了电机的起动方法。实验实现了无位置传感器电流和速度的双闭环控制,验证了滑模观测器法的效果。
【关键词】：TMS320F28069 伺服系统 转矩脉动 无位置传感器 滑模观测器
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM921.541
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题背景和研究意义10
• 1.2 交流伺服系统研究现状10-13
• 1.2.1 伺服系统概述10-11
• 1.2.2 交流伺服电机控制策略11-13
• 1.3 电机转矩脉动抑制研究现状13
• 1.4 课题研究内容13-15
• 2 交流伺服系统原理与设计15-56
• 2.1 引言15
• 2.2 TMS320F28069芯片及软件开发15-19
• 2.2.1 TMS320F28069芯片简介15-17
• 2.2.2 TMS320F28069的最小系统设计17-18
• 2.2.3 CCSv6开发平台及软件开发流程18-19
• 2.3 无刷直流电机系统19-29
• 2.3.1 无刷直流电机系统结构19
• 2.3.2 无刷直流电机工作原理19-22
• 2.3.3 无刷直流电机系统硬件设计22-27
• 2.3.4 无刷直流电机系统软件设计27-29
• 2.4 永磁同步电机系统29-53
• 2.4.1 交流电机坐标变换理论29-30
• 2.4.2 永磁同步电机数学模型30-35
• 2.4.3 永磁同步电机矢量控制策略35-36
• 2.4.4 空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理与实现36-42
• 2.4.5 永磁同步电机系统硬件设计42-45
• 2.4.6 永磁同步电机系统软件设计45-46
• 2.4.7 系统控制性能测试46-53
• 2.5 系统设计综合53-55
• 2.5.1 实验平台构建53-55
• 2.5.2 系统设计说明55
• 2.6 本章小结55-56
• 3 低速下电机转矩脉动抑制的算法研究56-68
• 3.1 引言56
• 3.2 控制思想概述56
• 3.3 算法介绍56-58
• 3.3.1 自学习控制57
• 3.3.2 迭代法57-58
• 3.4 电压控制型算法58-64
• 3.4.1 算法执行过程58-59
• 3.4.2 实验结果及分析59-64
• 3.5 电流控制型算法64-66
• 3.5.1 算法原理64-65
• 3.5.2 实验结果及分析65-66
• 3.6 本章小结66-68
• 4 永磁同步电机的无位置传感器控制68-81
• 4.1 引言68
• 4.2 永磁同步电机无位置传感器控制方法概述68-69
• 4.3 滑模观测器法原理与实现69-73
• 4.3.1 永磁同步电机的滑模观测器设计69-72
• 4.3.2 滑模观测器的数字化处理72-73
• 4.4 基于滑模观测器法的永磁同步电机无位置传感器控制73-74
• 4.5 实验测试与结果分析74-80
• 4.5.1 电机起动方法与测试75-77
• 4.5.2 电流闭环测试77-79
• 4.5.3 速度闭环测试79-80
• 4.6 本章小结80-81
• 5 总结与展望81-83
• 5.1 论文工作总结81-82
• 5.2 未来工作展望82-83
• 参考文献83-86
• 硕士期间科研成果86

【参考文献】

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本文编号：606425