基于DSP的卷取机负载模拟系统的研究与设计

发布时间：2017-05-29 02:02

  本文关键词：基于DSP的卷取机负载模拟系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的发展,工业化水平的提高,先进设备的研发和创新指标也越来越高,对理论层次的研究也更加深入。我国钢铁行业、造纸行业、包装业等都在快速发展,多数行业都有许多复杂的大功率的负载,为了提高工作效率,控制精度等就需要对这些负载进行研究。本文以卷取机负载为例进行了研究,开发了一套基于DSP的卷取机负载模拟系统平台,为科研单位及高校研究卷取机负载提供了极大的便利,该模拟系统平台避免了人力、物力、财力的浪费,并且使得数据获取更加准确,负载模拟系统对科研人员的进一步研究具有重要意义。本文设计的负载模拟系统主要是针对卷取机负载的研究与开发,是以DSP芯片为核心设计控制系统和以伺服电机作为执行电机,变频器和运动控制器作为恒功率控制系统,同步电机主动加载直流电机,保证直流回路电流曲线按照实际卷取机工作规律变化。本文首先给出了某钢厂实地调研的数据,简单分析了卷取机的控制过程,对现场采集的数据进行了分析,并建立了卷取机负载恒功率卷取过程的数学模型。其次,本文给出了整个卷取机模拟负载系统的组成,包括恒张力卷取控制系统、交流伺服系统、基于DSP的模拟卷取负载控制系统的建立以及系统的工作原理;为了快速搭建起整体系统对整体系统的电气部分进行了研究设计。再次,本文给出了基于DSP的控制板的设计过程,包括控制板的供电模块、基准采样模块、RAM电路模块、时钟和复位模块、串口通信模块、输入输出模块、信号调理模块、保护电路模块,对台达ASDA-A2伺服驱动系统的三种控制模式进行了分析。再次,对模拟卷取负载控制系统进行了软件设计,包括主程序和串口数据通信、ADC采样程序、PI调节器的设计等,对算法工作过程做了流程图分析;将台达伺服系统和DSP控制板之间的通信方式和通信协议进行了设置;为了更加准确搭建仿真平台,对伺服控制系统的参数进行了整定,然后设计卷取机负载模拟仿真系统,并得到了良好的仿真效果。最后,通过对卷取机负载模拟系统平台进行模块化测试和仿真,得出了测试和仿真结果,总结得出本文设计的卷取机负载模拟系统平台良好,达到了预期效果,为卷取机负载进一步科研建立了良好基础。
【关键词】：卷取机 负载模拟系统 伺服电动机 DSP
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333.24;TP273
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-12
• 1.2.1 国外发展状况11
• 1.2.2 国内发展状况11-12
• 1.3 负载模拟器分类12
• 1.4 课题来源、本文主要内容及章节安排12-14
• 1.4.1 课题来源12-13
• 1.4.2 本文主要内容13
• 1.4.3 论文章节安排13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 2.卷取机卷取过程实地调研及建模15-24
• 2.1 某钢厂实际卷取机控制过程分析15-17
• 2.2 卷取数据分析17-19
• 2.3 卷取过程建模及原理分析19-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 整个卷取机模拟负载系统的组成及电气系统设计24-35
• 3.1 卷取机模拟负载系统组成24-25
• 3.1.1 恒张力卷取控制系统的建立24-25
• 3.2 交流伺服系统介绍25-29
• 3.2.1 交流伺服驱动器26-29
• 3.3 基于DSP的模拟卷取负载控制系统的建立29-31
• 3.4 卷取机模拟负载系统的电气系统设计31-34
• 3.4.1 大功率滑动电阻箱与伺服电机的连接31-32
• 3.4.2 电气系统主电路32-33
• 3.4.3 电气系统控制电路33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 基于DSP的控制系统设计35-48
• 4.1 基于DSP的控制系统原理图35
• 4.2 DSP控制系统硬件电路组成35-45
• 4.2.1 TMS320F2812 DSP系统介绍35-37
• 4.2.2 供电电源电路37-38
• 4.2.3 基准采样电压电路38-39
• 4.2.4 JTAG接口电路39
• 4.2.5 外扩RAM电路39-40
• 4.2.6 DSP时钟电路和复位电路40-41
• 4.2.7 串口通信电路41-42
• 4.2.8 输入输出I/O电路42-43
• 4.2.9 信号调理电路43-45
• 4.2.11 保护电路45
• 4.3 台达ASDA-A2系列伺服系统三种控制模式45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 5 基于DSP控制系统的软件设计及系统仿真48-71
• 5.1 伺服电机初始零位置设置及伺服系统参数配置48-49
• 5.2 DSP控制板与伺服的通信接口与协议49-51
• 5.2.1 MAX485通信接口49
• 5.2.2 MODBUS通讯协议49-51
• 5.3 控制系统程序设计51-58
• 5.3.1 控制系统总程序设计51-53
• 5.3.2 控制系统通讯子程序设计53-54
• 5.3.3 ADC采样及校正程序设计54-56
• 5.3.4 PI调节器软件设计56-58
• 5.4 伺服控制系统参数整定仿真58-67
• 5.4.1 三相交流伺服控制系统组成及工作原理59-61
• 5.4.2 三相交流永磁同步电动机伺服系统仿真摸型的建立61-63
• 5.4.3 位置、转速及电流调节器参数整定63-67
• 5.4.4 整定结果分析67
• 5.5 卷取机模拟控制系统的仿真67-70
• 5.5.1 调试平台67-68
• 5.5.2 系统仿真68-70
• 5.6 本章小结70-71
• 6 总结与展望71-72
• 参考文献72-75
• 附录A 卷取机卷取一次带钢的数据75-79
• 附录B DSP控制板原理图、PCB板及实物图79-81
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况81-82
• 致谢82-83
• 作者简介83-84

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