文档介绍：冶金自动化研究设计院
硕士学位论文
基于TMS320LF2407A的交流永磁速度伺服系统的软件设计与实现
姓名:陈强
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:房庆海
20070501
摘要由稀土永磁体钕铁硼构成转子的永磁同步电机,由于钕铁硼的商磁能积和高矫顽力,使得永磁同步电机具有了结构简单、体积小、重量轻、效率高和特性好等一系列的优点,逐渐被新一代航空、航天以及民用电机所采用。本文首先对基于数字信号处理器挠来磐降缁俣人欧低车慕峁购头展进行了介绍,然后介绍了永磁同步电机的数学模型,永磁电机的矢量控制方式以及正弦波的空间矢量实现方式⒍哉庑┓椒ㄔ谟来磐降缁系挠τ媒了介绍。然后对全数字速度伺服系统的软硬件结构进行了说明。在此基础上,对系统的电流和速度双闭坏的频率特性和稳定性进行了详细分析,利用/建立了整个速度伺服系统的模型,并对系统进行了仿真和试验,得到相应的仿真波形和实际波形,从而验证系统设计以及参数的正确性。同时,对电机启动转子定位以及电流检测滤波进行了分析,并给出了试验波形。在理论和仿真的基础上,本文重点对全数字速度伺服系统的软件设计和实现进行了重点阐述,并在最后给出了实验波形。从实验波形上可以看出速度饲服系统有着良好的动静态性能,较大的低速转矩和较宽的调速范围,这一方面验证了前面的理论和关键词:永磁同步电机,矢量控制,交流伺服系统,数字信号处理器,仿真分析,另外也为该系统的深入研究和开发奠定了坚实的基础。电流滤波
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期:掣期:州别稚辄炉日作者签名:立缸目原创性声明作者签名:函墨螫关于学位论文使用授权的说明日期:迦簀:矽本人郑重声明:本人所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全了解冶金自动化研究设计院有关保留、使用学位论文的规定,即:自动化院有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅,可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑
第一章绪论在自动控制系统中,把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为随动系统,亦称伺服系统。伺服系统的作用在于接受来自上位控制装置的指令信号,驱动被控对象跟随指令运动,并保证动作的快速和准确,这就要求高质量的速度和位置伺服。整个伺服运动控制系统地精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统。伺服系统的性能与其中的伺服电机的类型紧密关联,目前常见的伺服电机主要包括步迸电机、直流伺服电机和交流伺服电机。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度床浇。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机控制方法简单,一般采用开环控制就能实现精度比较高的位置控制,且不存在位置误差积累。直流伺服电机具有优良的调速性能,伺服系统的位置控制由闭环系统实现。永磁式直流电动机在众多应用领域占有重要地位,其控制电路简单,无励磁损耗,低速性能好。但直流伺服电机机械结构复杂,维护工作量大,成为其发展的瓶颈。世纪年代开始,随着伺服电机在材料、结构和控制技术方面的突破性进展,交流伺服电机得到了越来越广泛的应用,并呈现出良好的发展前景。由于微电子技术的快速发展,交流伺服系统的控制方式向微机控制方向发展,由硬件伺服转向软件伺服,模拟控制转向数字控制。
速为怫6ㄗ拥缌髌德剩为电机磁极对数男4懦。⒄瓜肿创á碹凇㈨交流电机分为异步电机和同步电机两大类。异步电动机结构简单,维护方便,但其转子散热困难,转子电阻变化大,不易实现矢量控制策略。同步电机是当定子缡绕组中通过对称的三相电时,定子将产生一个以同步转流励磁电流,由此建立气隙旋转磁场,使得转子以同步转速旋转。如果将励磁磁场换成永磁磁场,就形成永磁同步电机运行方式。永磁电动机比普通同步电机有很多优点,转子由于是稀土永磁磁极,可以获得较高的磁密;可做到高速运行;同样体积的电动机,永磁式电机的功率可做得更大;由于无电刷、滑环,消除了转子损耗,可获得更高的运行效率;转矩脉动小,可得到平稳的转矩。随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低,开发出了多种类型的永磁同步电动机交流伺服系统,一跃成为交流伺服系统的主流,极其广泛地应用在工业生产等自交流伺服控制系统的研究在国外开始于年代,年代进入实用阶段,到年代技