文档介绍：硕士学位论文
永磁同步电机伺服系统设计与实现
DESIGN AND IMPLEMENTATION ON
PERMANENT SYNCHRONOUS
MOTOR SERVO SYSTEM
王小磊
哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号:TM351 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学硕士学位论文
永磁同步电机伺服系统设计与实现
硕士研究生:王小磊
导师:王毅副教授
申请学位:工学硕士
学科:控制科学与工程
所在单位:航天学院
答辩日期:2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TM351
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Dissertation for the Master’s Degree in Engineering
DESIGN AND IMPLEMENTATION ON
PERMANENT SYNCHRONOUS
MOTOR SERVO SYSTEM
Candidate: Wang Xiaolei
Supervisor: Associate Prof. Wang Yi
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Control Science and Engineering
Affiliation: School of Astronautics
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
近年来,永磁同步电机以其结构简单、高效率、高功率密度等优点,有效的
拓展了交流伺服系统在高精、高速、大力矩输出等工业领域场合中的应用。本文
基于此背景,将模糊控制技术与空间矢量控制技术相结合,研究了永磁同步电机
的仿真控制系统。从硬件制作与软件设计两方面,详细讨论了该系统的实现方法。
首先,本文对永磁同步电机的数学模型进行了详细的分析。从解耦控制的思
想出发,深入研究了空间矢量控制技术的工作原理。为了提高系统性能,本文设
计了具有参数自整定功能的模糊 PID 控制器,并将其应用到永磁同步电机伺服系
统的仿真模型中,对比经典的 PID 控制策略,分析了其控制效果。
其次,对整套伺服系统的硬件电路进行了设计与调试。将该系统进行了功能
划分,制作了系统控制电路、角度检测电路、驱动保护电路。系统控制电路以
TMS320F2812 为核心控制器件。角度检测电路则通过 AD2S80A 轴角变换器解耦
出旋转变压器角位置。驱动保护电路选用 IR2136 驱动三相逆变桥路。整个硬件系
统通过霍尔电流传感器以及 AD976A 得到电机的相电流值,对电路中的各路模拟
信号进行了放大、校正、保护等操作。
最后,本文详细研究了伺服系统的软件实现方案。 软件开发环
境,对该软件中的各种文件类型的功能及编程技巧进行了讨论。本文结合 IQmath
库函数的特性,在定点 DSP2812 上实现浮点数的编程运算。对整个软件程序所包
含的主程序、中断程序、子程序、宏函数的系统功能、流程图、编程思路以及调
试方法进行了详尽的介绍。实验结果表明系统调试成功并且运行平稳,验证了整
套伺服系统设计的正确性和可行性。
关键词:永磁同步电机;伺服系统;空间矢量控制;模糊 PID 控制器;DSP2812;
软件
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
The most attractive points of permanent synchronous motors (PMSMs) are
simple structure, high efficiency, high power density. In recent years, AC servo systems
are now being extensively applied in industry where high precision, high speed, large