升降滚床伺服控制系统研究
发布时间：2022-01-23 00:56
升降滚床应用于大型的工业集成化的线体中,通过改变滚床的位置来满足工业生产过程中的质量要求,其应用主要在大型的机械设备厂应用。随着机电产业的迅速发展,人们对升降滚床的要求也不断地提高,如何更高效,准确的控制升降滚床成为了人们关注的核心,以伺服控制策略来实现对升降滚床控制不仅位置跟踪特性良好,且速度也相对平稳。本文以升降滚床为研究对象,分析了伺服控制系统的主体结构,主要研究内容如下:首先,介绍了本课题的研究背景及意义,并对升降滚床的伺服控制系统结构及工作原理进行了分析引入了矢量控制方法,并采用了di（28）0的转子磁场定向控制方案。其次,设计了以LPC1768芯片为主芯片的伺服控制系统。在硬件电路设计环节,充分考虑了系统的稳定性;在软件设计方面,采用了模块设计方法,同时使用C语言进行软件编程,很好的降低了软件算法编译难度,增加了控制算法的可读性。再次,本文对模型参考自适应系统（MRAS）进行了研究,运用MRAS算法对伺服电机的转子位置以及转速进行了估算,将该算法应用到三闭环控制系统,并进行了仿真验证,仿真结果表明算法的可行性。最后对整个伺服控制系统进行搭建实验平台,验...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业升降滚床伺服控控制系统
第1章绪论4（3）升降滚床的伺服控制系统速度反馈部分伺服控制系统中各个环节精度越高，伺服控制系统速度反馈环节性能就越好，本文研究的是工业升降滚床的伺服控制，所以速度反馈环节更显得尤为重要，工业中速度反馈环节是采用测速传感器、测速桥、测速电机等等。其中最为常见的是测速传感器和光栅结构的测速装置。（4）升降滚床的伺服控制系统电流反馈部分伺服电机的电流标志着控制性能的优劣。伺服控制系统侧的电路都是低电压的，为了防止高压电路干扰低压电路应该选择具有隔离性的电流传感器，霍尔电流传感器一般是首选，霍尔电流传感器的原理是应用霍尔效应而制做成的检测电路功率及电流的元器件，霍尔电流传感器的优点是输出电位隔离而且可以够测量出交流电路以及直流电路中的的电流值及功率大校（5）工业编码器对于工业升降滚床的控制系统对其精度有着极高的要求，一旦位置丢失就可能造成机械碰撞，因此工业控制中对编码器有硬性要求，如果是非伺服电机的话可以用位置传感器代替，它的精度不高。伺服电机必须采用编码器连接的形式，由此可以看出编码器的在工业中的精度控制的地位是非常重要的。绝对式编码器在工业中应用较为广泛其特点是精度较高且以二进制形式显示其位置信息，绝对值编码器的特点是编码器数值越大，精度越高，位置信息更为精确。在下面的论述中会详细阐述绝对式编码器。1.3.2升降滚床工作原理本文的升降滚床是参考德克斯公司的升降滚床结构来研究的，其机械结构如图1.2所示：图1.2升降滚床的机械结构升降滚床的工作原理是通过动力单元的驱动由左右两侧的驱动轴带动左右两侧的升降塔控制台面的上升和下降过程，因此升降滚床的上升和下降的控制精度也是离
第1章绪论7图1.3转子结构类型第一类凸装式电机转子结构特点：构造简单、制作成本低廉、转动惯量较小等，在凸装式电机中永磁同步电动机(PMSM）和无刷直流电动机（BLDCM）这两类永磁电机应用相对较多，永磁同步电机具有在恒功率运行时波动范围不宽而无刷直流电动机具有较好的响应特性，此外凸装式电动机的运行性能较好。第二类嵌入式结构特点：功率密度的提高是利用转子磁路不对称原理从而转子在电机中产生的磁阻转矩，提升了电动机的动态性能，嵌入式电动机的工艺制造流程也相对简单，由于嵌入式电机的特性故而在很多调速控制系统中被采纳，但其缺点是漏磁系数大而且它的制作成本比凸装式大。第三类内埋式特点：永磁体内置于转子，极大程度的降低了永磁体失磁现象，采用内埋式转子结构的永磁同步电动机动态特性与静态性较好，其广泛应用于交流调速传动系统中，但存在转子漏磁的缺陷。在电机发展的初期永磁同步电动机转子绝大多数使用铁氧体材料，随着工业技术的不断发展，目前以采用钕铁硼强力磁铁材料为主。钕铁硼资源在我国蕴藏丰富，随着制造业的不断发展，永磁的磁性的渐渐提高，成本也随之降低，钕铁硼永磁材料广泛应用在永磁同步电动机中[34]。永磁同步电机相比异步电机有以下区别见表1-2所示：表1-2同步与异步电机对照表序号永磁同步电机永磁异步电机1永磁同步电机没有笼型转子永磁异步电机有笼型转子2可以忽视调转子损耗量存在着转子损耗，而且外部热量较高，但是效率却不高3转子为永磁体,不需要定子励磁电流且电机效率高需要更大功率的逆变器、整流器，从经济角度不是很实用4永磁同步电机控制系统简单永磁异步电机控制系统复杂
【参考文献】：
期刊论文
[1]预定位控制的数控装备伺服控制系统研制[J]. 高平生. 闽南师范大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]工业机器人伺服控制系统建模及仿真[J]. 林立,秦芳清,陈玮,陈鸿蔚,陈红专,万炳呈. 邵阳学院学报(自然科学版). 2019(06)
[3]变桨永磁伺服控制系统无位置传感器控制[J]. 王云强,黄守道,王龙,李良涛,陈峰泉. 微特电机. 2019(11)
[4]基于MATLAB的带死区伺服控制系统分析[J]. 范子荣. 教育现代化. 2019(38)
[5]控制飞行器舵面的电液伺服系统数字动压反馈算法[J]. 张小红,曹英健,盛文巍. 液压气动与密封. 2019(04)
[6]交流伺服驱动控制模式探讨[J]. 王达,李勇,白宇. 河北农机. 2019(02)
[7]交流伺服驱动控制系统的优化设计[J]. 陈华. 电子技术与软件工程. 2018(24)
[8]基于复合前馈模糊PID的位置伺服系统研究[J]. 郝欢,秦磊,武帅,匡绍龙,季爱明. 测控技术. 2018(12)
[9]稀土永磁产业现状及展望[J]. 胡伯平. 稀土信息. 2018(11)
[10]基于模糊滑模变结构的舰载雷达二轴转台伺服控制系统研究[J]. 王茗倩,顾卫杰,李桂秋. 变频器世界. 2017 (11)
博士论文
[1]永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D]. 林伟杰.浙江大学 2005
硕士论文
[1]三相电压型PWM整流器控制技术研究[D]. 杨培志.哈尔滨工业大学 2008
[2]基于DSP的永磁同步伺服系统的研究[D]. 徐宏.大连理工大学 2006
[3]全数字永磁交流伺服驱动系统的研究[D]. 刘日宝.南京航空航天大学 2004
本文编号：3603260
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业升降滚床伺服控控制系统
第1章绪论4（3）升降滚床的伺服控制系统速度反馈部分伺服控制系统中各个环节精度越高，伺服控制系统速度反馈环节性能就越好，本文研究的是工业升降滚床的伺服控制，所以速度反馈环节更显得尤为重要，工业中速度反馈环节是采用测速传感器、测速桥、测速电机等等。其中最为常见的是测速传感器和光栅结构的测速装置。（4）升降滚床的伺服控制系统电流反馈部分伺服电机的电流标志着控制性能的优劣。伺服控制系统侧的电路都是低电压的，为了防止高压电路干扰低压电路应该选择具有隔离性的电流传感器，霍尔电流传感器一般是首选，霍尔电流传感器的原理是应用霍尔效应而制做成的检测电路功率及电流的元器件，霍尔电流传感器的优点是输出电位隔离而且可以够测量出交流电路以及直流电路中的的电流值及功率大校（5）工业编码器对于工业升降滚床的控制系统对其精度有着极高的要求，一旦位置丢失就可能造成机械碰撞，因此工业控制中对编码器有硬性要求，如果是非伺服电机的话可以用位置传感器代替，它的精度不高。伺服电机必须采用编码器连接的形式，由此可以看出编码器的在工业中的精度控制的地位是非常重要的。绝对式编码器在工业中应用较为广泛其特点是精度较高且以二进制形式显示其位置信息，绝对值编码器的特点是编码器数值越大，精度越高，位置信息更为精确。在下面的论述中会详细阐述绝对式编码器。1.3.2升降滚床工作原理本文的升降滚床是参考德克斯公司的升降滚床结构来研究的，其机械结构如图1.2所示：图1.2升降滚床的机械结构升降滚床的工作原理是通过动力单元的驱动由左右两侧的驱动轴带动左右两侧的升降塔控制台面的上升和下降过程，因此升降滚床的上升和下降的控制精度也是离
第1章绪论7图1.3转子结构类型第一类凸装式电机转子结构特点：构造简单、制作成本低廉、转动惯量较小等，在凸装式电机中永磁同步电动机(PMSM）和无刷直流电动机（BLDCM）这两类永磁电机应用相对较多，永磁同步电机具有在恒功率运行时波动范围不宽而无刷直流电动机具有较好的响应特性，此外凸装式电动机的运行性能较好。第二类嵌入式结构特点：功率密度的提高是利用转子磁路不对称原理从而转子在电机中产生的磁阻转矩，提升了电动机的动态性能，嵌入式电动机的工艺制造流程也相对简单，由于嵌入式电机的特性故而在很多调速控制系统中被采纳，但其缺点是漏磁系数大而且它的制作成本比凸装式大。第三类内埋式特点：永磁体内置于转子，极大程度的降低了永磁体失磁现象，采用内埋式转子结构的永磁同步电动机动态特性与静态性较好，其广泛应用于交流调速传动系统中，但存在转子漏磁的缺陷。在电机发展的初期永磁同步电动机转子绝大多数使用铁氧体材料，随着工业技术的不断发展，目前以采用钕铁硼强力磁铁材料为主。钕铁硼资源在我国蕴藏丰富，随着制造业的不断发展，永磁的磁性的渐渐提高，成本也随之降低，钕铁硼永磁材料广泛应用在永磁同步电动机中[34]。永磁同步电机相比异步电机有以下区别见表1-2所示：表1-2同步与异步电机对照表序号永磁同步电机永磁异步电机1永磁同步电机没有笼型转子永磁异步电机有笼型转子2可以忽视调转子损耗量存在着转子损耗，而且外部热量较高，但是效率却不高3转子为永磁体,不需要定子励磁电流且电机效率高需要更大功率的逆变器、整流器，从经济角度不是很实用4永磁同步电机控制系统简单永磁异步电机控制系统复杂
【参考文献】：
期刊论文
[1]预定位控制的数控装备伺服控制系统研制[J]. 高平生. 闽南师范大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]工业机器人伺服控制系统建模及仿真[J]. 林立,秦芳清,陈玮,陈鸿蔚,陈红专,万炳呈. 邵阳学院学报(自然科学版). 2019(06)
[3]变桨永磁伺服控制系统无位置传感器控制[J]. 王云强,黄守道,王龙,李良涛,陈峰泉. 微特电机. 2019(11)
[4]基于MATLAB的带死区伺服控制系统分析[J]. 范子荣. 教育现代化. 2019(38)
[5]控制飞行器舵面的电液伺服系统数字动压反馈算法[J]. 张小红,曹英健,盛文巍. 液压气动与密封. 2019(04)
[6]交流伺服驱动控制模式探讨[J]. 王达,李勇,白宇. 河北农机. 2019(02)
[7]交流伺服驱动控制系统的优化设计[J]. 陈华. 电子技术与软件工程. 2018(24)
[8]基于复合前馈模糊PID的位置伺服系统研究[J]. 郝欢,秦磊,武帅,匡绍龙,季爱明. 测控技术. 2018(12)
[9]稀土永磁产业现状及展望[J]. 胡伯平. 稀土信息. 2018(11)
[10]基于模糊滑模变结构的舰载雷达二轴转台伺服控制系统研究[J]. 王茗倩,顾卫杰,李桂秋. 变频器世界. 2017 (11)
博士论文
[1]永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D]. 林伟杰.浙江大学 2005
硕士论文
[1]三相电压型PWM整流器控制技术研究[D]. 杨培志.哈尔滨工业大学 2008
[2]基于DSP的永磁同步伺服系统的研究[D]. 徐宏.大连理工大学 2006
[3]全数字永磁交流伺服驱动系统的研究[D]. 刘日宝.南京航空航天大学 2004
本文编号：3603260
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3603260.html
