文档介绍：西安工程大学
硕士学位论文
基于DSP的交流伺服两轴运动控制系统的研究与设计
姓名:肖海峰
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:党幼云
20070312
摘要本文是以我校数控实验室两轴试验平台改迸计划项目——基于涣运动控制技术是数控机床、机器人等重要组成部分,交流伺服系统由于其优异的特性而在现代运动控制系统中得到了广泛的应用。随着各种专用运动控制芯片的出现及数字信号处理器阅艿牟欢咸岣撸τ孟冉惴ǎ开发全数字化的智能控制系统将成为新一代运动控制设计的发展方向。本文所介绍的正是一种以数字信号处理器退欧ㄓ眯酒为核心的两轴永磁同步伺服运动控制系统的设计方案。伺服两轴运动控制系统的研究与设计为背景,详细讨论了永磁同步电机的精确数学模型、矢量控制原理以及利用伺服专用芯片实现电机控制策略等问题。给出了软、硬件设计方案。在两轴及多轴控制系统中,通常用到电动机种类分为步进和同步型伺服电机两种。由于步进电机低速转动时振动和噪声大以及失步等缺点,因此用转子作为永磁材料的同步伺服电动机获得了比前者更为广泛的应用。该课题就是采用交流永磁同步电机,同时将数字信号处理器退欧ㄓ眯片嘟岷稀芯片完成运动控制中的直线、圆弧插补算法等,而芯片是一款新出的伺服专用芯片,它简化了传统复杂的电机矢量控制算法并提高了精度和稳定性,有助于缩短两轴及多轴控制系统研发周期及提高设计水平。本课题所研究的理论和所采用的技术都是当前运动控制领域里的“热点”,所做的研究工作,为将永磁同步电机广泛地应用与各类多轴运动系统提供了一定的理论参考依据和工程实际方法。关键词:数字信号处理器永磁交流伺服系统运动控制插补算法
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醐:叩.;,,学位论文作者签名:筒:勃哞学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德,本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以注释和致谢的地方外,学位论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果,不包含本人已申请学位或他人已申请学位或其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。
髀引言永磁同步电机交流伺服系统概述本课题研究的是“基于涣魉欧街嵩硕刂葡低场保犹饽靠闯龈课题涉及到三个方面的内容:数字信号处理器⒂来磐降缁和两轴运动控制技术,因此该课题的研究受到这三方面的影响。本章首先介绍硕刂萍际醯姆⒄棺纯觯浯谓樯苡来磐降缁涣魉欧低车难芯肯状及趋势“¨”,再次介绍了两轴运动控制系统的发展现状,最后是本课题的研究背景和意义,研究的主要内容和本文的主要工作等等。在年代末期,随着微处理器技术、大功率高性能半导体器件、电机永磁材料的发展和成本的降低,伺服电动机及其控制装置所组成的伺服系统已经开始广泛使用。永磁同步电动机伺服系统嘲主要有以下几个部分组成:来磐剿欧缁永磁同步伺服电动机凸饕S勺W雍投ㄗ恿酱蟛糠肿槌伞T谧W由献坝刑殊形状的永磁体,用以产生恒定磁场。转子上的永磁材料可以采用铁氧体或稀土永磁材料。为提高电动机的伺服性能和实用化提供了条件。在电动机的定子铁心上绕有三相电枢绕组,接在可控制的变频电源上。俣群臀恢么ǜ衅为检测电动机的实际运行速度,通常在电动机轴的非负载端安装速度传感器,如测速发电机等。为了进行位置控制同时也装有位置传感器,如光电编码器等。对于永磁同步伺服电动机来说,还必须装有转子永磁体的磁极位置检测
基于硕刂萍际醴⒄垢攀器,检测出磁极位置,并以此为依据使电枢电流实现正交控制“T谑导噬希检测电动机的转子旋转速度、磁极位置和系统的定位控制这三种功能可用一个光电编码器或旋转变压器来完成,至少一个检测器需要完成两种功能。多种功能用一个传感器来实现,可以减小电动机的轴向尺寸,并能简化控制和安装。β誓姹淦骱蚉生成电路功率逆变器主要由整流器和逆变器的两部分组成。整流器将输入的三相交流电整流成直流电,经过电容器滤波平滑后提供给逆变器作为它的直流输入电压,逆变器的作用是在脉冲宽度调制刂菩藕诺那拢淙氲闹绷电,变成电压与频率可调的交流电,输入到伺服电动机的电枢