基于PMSM交流伺服定位系统的研究

发布时间：2017-09-29 05:16

  本文关键词：基于PMSM交流伺服定位系统的研究

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【摘要】：在现代社会,伺服控制系统以其高精度、高速度、高性能的特点在工业设备生产加工中的应用越来越广泛,在控制理论和技术发展的同时,伺服系统也正向着交流化、数字化、智能化、网络化的方向不断发展。本文结合轴承压入机项目,对交流伺服控制系统进行了研究,并设计了一套能够精确定位的交流伺服控制系统。本文首先对控制对象—永磁同步伺服电机进行了分析,给出了其在三类坐标系下的数学模型；分析和比较了永磁同步电机的三种电流控制策略,最终选择了id=0的控制方法；在此基础上,用MATLAB仿真软件建立了系统的仿真模块。在满足系统功能与要求的基础上,给出了系统的总体设计方案：以PLC为控制核心并结合触摸屏控制伺服驱动器,驱动伺服电机旋转完成系统的精确定位；设计了伺服驱动器中的电流环、速度环和位置环,并分别对它们进行了仿真分析。设计了交流伺服定位控制系统的硬件和软件系统。完成了系统的接线设计,设计了差分电路、光耦隔离电路和限位开关电路：根据系统的控制目标,对伺服驱动器的主要参数进行了设置并完成了原点回归程序、手动程序和自动程序的设计。利用Screen Editor软件对触摸屏的控制界面进行了开发,并按照从分支到总体的顺序对系统进行了调试,完善了交流伺服定位控制系统。
【关键词】：永磁同步电机 伺服驱动器 精确定位 PLC 触摸屏
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 选题背景和研究意义8-9
• 1.2 伺服控制系统概述9-13
• 1.2.1 伺服控制系统分类9
• 1.2.2 伺服系统的发展趋势9-12
• 1.2.3 交流伺服系统的构成12-13
• 1.3 交流伺服运动控制系统的国内外研究现状13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 第2章 永磁同步伺服电机的数学模型和控制策略15-29
• 2.1 永磁同步伺服电机的结构及工作原理15-17
• 2.1.1 永磁同步伺服电机的结构及分类15-16
• 2.1.2 永磁同步伺服电机的工作原理16-17
• 2.2 永磁同步伺服电机的数学模型17-22
• 2.2.1 三相静止(abc)坐标系下的数学模型18-19
• 2.2.2 两相静止(αβ)坐标系下的数学模型19-20
• 2.2.3 两相旋转(dq)坐标系下的数学模型20-22
• 2.3 永磁同步伺服电机的电流控制策略22-24
• 2.3.1 i_d=0控制22-23
• 2.3.2 最大转矩电流比控制23
• 2.3.3 功率因数等于1控制23-24
• 2.4 PMSM定位控制系统的建模24-28
• 2.4.1 控制系统的总体仿真结构24-25
• 2.4.2 PMSM系统框图25-26
• 2.4.3 坐标变换模块26-27
• 2.4.4 PWM逆变模块27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 交流伺服定位控制系统总体设计29-43
• 3.1 系统的功能与要求29-30
• 3.1.1 系统机械部件运动过程29-30
• 3.1.2 功能要求30
• 3.2 系统的总体设计方案30-31
• 3.3 PLC控制方式选择31-34
• 3.3.1 三种控制方式的原理31-33
• 3.3.2 控制方式的选择33-34
• 3.4 伺服控制器的设计34-37
• 3.4.1 电流环的设计34-36
• 3.4.2 速度环的设计36
• 3.4.3 位置环的设计36-37
• 3.5 伺服控制器的仿真37-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 交流伺服定位控制系统的软硬件设计43-59
• 4.1 系统硬件的设计43-50
• 4.1.1 系统硬件整体设计43-44
• 4.1.2 系统接线设计44-46
• 4.1.3 差分电路设计46-47
• 4.1.4 光耦隔离电路设计47-49
• 4.1.5 限位开关电路设计49-50
• 4.2 系统软件的设计50-58
• 4.2.1 伺服驱动器参数设置50-54
• 4.2.2 PLC总体程序设计54-55
• 4.2.3 原点回归程序设计55-56
• 4.2.4 手动程序设计56
• 4.2.5 自动程序设计56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第5章 系统调试59-67
• 5.1 触摸屏界面开发59-64
• 5.1.1 Screen Editor软件介绍59-60
• 5.1.2 手动运行界面开发60-61
• 5.1.3 自动运行界面开发61-62
• 5.1.4 报警界面开发62
• 5.1.5 设定界面开发62-64
• 5.2 系统调试64-66
• 5.2.1 系统调试路线64
• 5.2.2 分支结构调试64-65
• 5.2.3 系统综合调试65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-68
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-68
• 附录A68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73

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本文编号：940168