王东文[1]2004年在《基于DSP的全数字智能交流伺服系统的研究》文中认为论文针对交流伺服系统应用中存在的问题，通过分析交流伺服系统的工作原理和国内外研究现状，探讨无刷直流电机的数学模型，提出了基于DSP的全数字智能交流伺服系统的软硬件实现方案并在实践中进行了实施。 论文中提出的全数字智能交流伺服系统采用TI公司生产的TMS320LF2407A DSP(数字信号处理器)作为控制器，配以适当的外围电路，通过适当的软件设计，实现了电流环和速度环的全数字闭环控制；在控制策略上，充分利用DSP强大的计算能力，在系统的速度环中采用简化规则的T-S模糊控制算法，实现了速度环的智能控制；基于DSP自身的硬件优势，设计了AD转换结果非线性的补偿算法，实现了对AD转换结果的非线性补偿：通过在电流环中采用小的采样时间，系统有效地抑制了转矩脉动，解决了困扰无刷直流电机交流伺服系统的转矩脉动问题。 实验结果表明，基于DSP实现的全数字智能交流伺服系统具有响应速度快、速度超调小、转矩脉动小、调速范围宽、易于升级、体积小等特点。
吕健[2]2008年在《基于DSP的全数字永磁同步电机伺服系统研究》文中认为伺服驱动技术经过了直流伺服装置、直流无刷伺服装置和交流永磁同步伺服驱动装置叁个阶段。随着现代制造业规模化生产对加工设备提出了高速度、高精度、高效率的要求,交流永磁同步伺服驱动装置具有高响应、免维护(无炭刷、换向器等磨损元部件)、高可靠性等特点。它采用微处理技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺和具有较好的性能价格比,不仅在数控机床,机器人,航空航天等领域具有广阔的前景和实用价值,而且正日益进军纺织业,成为未来工业缝纫机实现机电一体化,数字化的重要技术手段之一。本文针对数字化永磁同步电机伺服系统展开研究,全文主要分为四大部分,其主要内容如下:一、建立永磁同步电机伺服控制系统的总体架构,分析了电机的结构及数学模型,阐述了空间矢量脉宽调制(简称SVPWM)技术的理论基础及其波形的产生机制。二、永磁同步电机伺服系统硬件平台的设计,系统以TI公司的高性能控制芯片TMS320LF2407A为控制核心,以IR公司的功率驱动器IR2136和6只IRGB440U组成了高耐压值、较好稳定性的功率变换和驱动电路。应用增量式光电编码器实现转子位置精确定位,并得到速度反馈值;应用霍尔电流传感器实现电流反馈。系统集成度高,方便实现数字化控制。叁、永磁同步电机伺服系统软件平台设计,将整个软件系统进行了模块化设计,这样有利于对整个软件系统进行组织与管理;重点阐述了SVPWM(空间矢量)算法的实现方案;设计了电流环和速度环的全数字PI调节器,给出了速度和位置反馈的计算方法。四、在系统软硬件基础上,对伺服系统进行实验调试,实验调试包括对伺服系统进行Matlab/Simulink的建模仿真和实际设计的系统调试两部分,给出仿真和实验波形,对实验结果及在实验过程中出现的问题进行了对比分析和讨论,并给出了解决方案。最后本文总结了整个系统的开发工作,提出了系统需要继续完善的地方,作为后续研究工作的参考。
沈杰[3]2007年在《基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统的研究》文中提出当前，交流传动已经成为主要的传动方式，永磁同步电机由于其优越的控制性能被越来越多地应用到交流伺服控制领域。因此，研究基于DSP的永磁同步电机交流伺服系统，具有重要的现实意义。本文首先介绍了永磁同步电机伺服系统的发展概况，然后对永磁同步电机的数学模型、工作原理以及矢量控制在永磁同步电机上的应用进行了说明。分析了永磁同步电机矢量控制的原理和特点，选取了采用基于i_d=0转子磁场定向的方案，确立了基于矢量控制PMSM叁闭环调节的伺服控制系统的实施方案。文中给出了伺服系统的设计及伺服控制中的一些控制策略，并进行了仿真验证，验证了整个系统设计的正确性。在理论和仿真分析的基础上，本文完成了整个伺服系统的软硬件设计。
匡斌峰[4]2007年在《基于DSP的数字伺服系统研制及控制算法的研究》文中研究表明随着各种高新技术应用到巡航导弹、隐形飞机、激光武器、无人驾驶侦察机、雷达，其目标识别能力、隐蔽程度、攻击能力、目标命中精度均大大提高，对防空体系中的伺服系统提出了更高、更新的要求。伺服系统是以机电一体化、自动控制技术为主体，多个学科结合的有机产物，具有非常广阔的应用前景，其研究成为热点。首先，本文阐述了基于DSP的数字伺服系统总体设计。文中详细研究了基于DSP的数字伺服系统总体结构，并从系统应有的输出能力要求出发，选定稀土永磁同步交流无刷伺服电机和驱动器；再从系统精度要求出发，选择和设计以双通道旋转变压器与轴角编码器组合的检测装置；最后从控制系统出发，设计了DSP伺服控制器的总体结构，并围绕主控芯片TMS320F206详细介绍了伺服控制器、采样控制电路、输出控制电路及外围接口电路的具体设计。其次，本文给出了基于DSP的数字伺服系统软件设计。伺服系统中的控制软件存储在DSP芯片中，主要由信号采集、发送、数据处理和控制算法部分组成。信号采集和发送包括与计算机之间的信息交换，以及实际架位信号的采集；数据处理主要完成对各种信号采样、滤波等操作；控制算法部分主要负责控制量的计算。然后，详细研究了控制算法，针对基于DSP的数字伺服系统的控制精度高、速度快等特点，采用传统PID算法和智能PID算法对系统进行了仿真，并得出传统的PID算法不能满足技术指标的要求。最后，在实际调试中，为达到系统的各项技术指标，采用了智能PID算法，并加入前馈补偿复合控制算法，系统控制精度明显改善，极大地提高了系统性能。本文所设计的数字伺服系统在跟踪各种典型信号时取得了令人满意的控制效果，系统运行稳定，满足技术指标要求。
钟祥微[5]2005年在《基于DSP的永磁同步电动机全数字化智能伺服系统的研究》文中进行了进一步梳理永磁同步电动机伺服系统由于具有控制简单、低速运行性能好,运行效率高,转动惯量小,转矩脉动小,可高速运行、较高的性价比等特点,在诸多高性能领域等到了广泛应用,已逐渐成为交流伺服系统的主流。DSP具有超强的数据处理能力和很快的数据处理速度,由DSP来实现控制算法,大大的简化了硬件,降低了成本,提高了系统的控制精度和可靠性。以DSP为核心的全数字伺服系统,已成为当今交流伺服系统发展的趋势和研究的重点。 本文首先对永磁同步电动机矢量控制原理进行了阐述,分析了磁场定向矢量控制的工作原理及控制方法,并对永磁同步电动机伺服系统进行了数学建模。 其次结合F240型DSP硬件特点,阐述了在DSP中实现SVPWM信号实时调制的方法。该方法具有物理概念清晰、算法简单、直流电压利用率高,易于实现数字化等优点。 针对F240DSP及其开发系统、以及永磁同步电动机的特点,提出了基于TMS320F240的永磁同步电动机全数字交流伺服系统的软硬件解决方案。硬件包括功率主回路的设计、控制驱动电路的设计、位置速度检测电路和电流检测电路的设计;软件分别介绍了在DSP中电流、速度、磁极位置采样,各种坐标变换,电流、速度控制算法,SVPWM算法的软件编写。 由于永磁同步电动机具有参数的非线性、耦合性强,以及运行过程中因发热引起的电动机参数漂移较大等特点,因此采用一般的控制手段难以获得满意的效果。在诸多的控制方法中,模糊控制具有不依赖于对象模型和鲁棒性强的优点,故将模糊控制应用于永磁同步电动机的位置环控制;针对模糊控制消除稳态误差比较差的缺点,本文设计了模糊PI控制器,从而使控制器即可适应对象参数的变化,又能很好的消除稳态误差,获得了较高的控制精度。仿真实验表明采用模糊PI控制比传统的PI控制器具有更快的响应速度、更高的稳态精度和更强的鲁棒性。 文章最后给出了系统仿真实验结果和部分实验结果。结果表明本文提出的控制方式可以满足永磁同步电动机伺服系统高精度要求,取得了预期的控制效果。
张海光[6]2003年在《基于软开关技术的全数字PMSM交流伺服驱动系统的研究》文中研究说明本文以极具发展前景的PMSM交流伺服驱动系统为研究对象，在综合分析现代交流伺服系统发展趋势和借鉴前人研究成果的基础上，针对发展高性能PMSM交流伺服驱动系统的需要并结合控制理论和软开关技术的新发展，在理论研究的基础上，设计实现了一套完整的基于软开关技术并应用DSP (TMS320F2812)和CPLD(EPF10K10LC84-15)为控制核心的全数字化PMSM交流伺服驱动系统。本文首先结合国内外交流伺服系统产品发展概况，详细描述了交流伺服系统的发展现状、问题和趋势，并综合论述了本课题的研究任务、内容和意义。然后从总体上介绍了永磁交流伺服系统的基本构成和工作原理。本文第叁章详尽论述了基于软开关技术的叁相功率逆变器的实现及其控制策略。这是本课题创新点之一，在硬件方面，应用软开关技术，设计了一种自行开发的带辅助电路的极谐振型逆变器；在软件方面，对传统空间电压矢量控制策略进行改进，提出了基于规则采样的空间电压矢量PWM随机控制新型快速算法。不仅电路和控制算法实现简单，而且大大提高了逆变电路的性能。第四章在建立PMSM数学模型的基础上，结合新型控制方法，深入剖析了智能滑模控制的实现机理，构建了控制器的结构，并建立了相应的算法模型。通过实验，证明了该智能滑模控制策略具有较强的鲁棒性、快速性和智能性。第五章在前面各章的设计基础上，详细论述了PMSM全数字化永磁交流伺服驱动系统的设计和实现，建立了一个软、硬件资源丰富的研究平台，并通过实验验证了本文提出的设计方法的正确性最后，对系统大量实验的结果进行了分析，结果证明设计方案和算法正确可行，系统的调速范围宽，转子定位准确，响应速度快，智能水平高，具有很好的动、静态性能。综上所述，本文对现有的PMSM交流伺服系统的研究提出了一些新的思路、方法和部分实验结果，为发展高性能PMSM交流伺服系统提供了一些相应的技术资料供参考。
陈福龙[7]2006年在《基于DSP的永磁同步电动机伺服控制系统研究》文中研究说明永磁同步电机交流伺服系统是由永磁同步电机、现代电力电子技术和控制技术相结合而形成的新型交流伺服系统,因其良好的运行性能成为当代电气传动界研究的热点之一。同时,随着功率电子器件和微处理器的进步,伺服系统也逐步向全数字化方向发展,全数字化系统具有可靠性高、实现新控制策略容易、功能丰富等优点。本论文以上海宝钢集团公司委托开发的“带钢表面检测离线试验台研制”项目为背景,在以全数字化电机控制专用DSP芯片TMS320LF2407为控制核心的基础上,以永磁同步电机为研究对象,对其控制器进行了研究和开发。论文首先介绍了伺服系统的发展历程、现状和趋势,分析了永磁同步电机的数学模型,研究了永磁同步电机的矢量控制方法和空间矢量脉宽调制原理,接着讨论了位置环、速度环和电流环的控制方法,针对项目要求设计了PI位置控制器、PI速度器和PI电流控制器,组建了全数字化永磁同步电机交流伺服控制系统,设计DSP控制器,开发了相应的软件,并对控制系统硬件和软件各部分的结构和功能作了详细的阐述。特别地,本文结合实际系统中使用的混合式光电编码器,介绍了两种转子初始位置角的检测方法,并详细分析了基于DSP的M/T测速算法的实现及不足,在此基础上提出了一种软件锁相环测速算法。最后,根据实际系统,本文对控制永磁同步电机做了相关实验,记录并分析了系统运行时的电机位置和电流波形。实验结果表明,基于DSP实现的全数字化交流伺服系统具有响应速度快、速度超调小、转矩脉动小、调速范围宽、易于升级、体积小等特点,具有良好的动静态特性以及较高的精度。最终,该系统安装在“带钢表面检测离线试验台”上,在现场调试和运行获得成功。
朱孝勇[8]2002年在《基于DSP的全数字交流模糊位置伺服控制系统的研究》文中提出现代交流伺服系统中,永磁同步电机(简称PMSM),具有较高的运行效率,转动惯量小,转矩脉动小,可高速运行等特点,在诸如高性能机床进给,位置控制,工业机器人,航空航天等众多领域得到了广泛应用。以DSP为核心的全数字伺服系统,由于其具有控制灵活,智能化水平高,参数易修改,便于分布式控制等特点,已成为当今交流伺服系统发展的趋势和研究的重点。本文对基于DSP的位置伺服系统进行了研究和分析。为适应控制系统的高性能的控制要求,对永磁同步电机采用矢量控制,并对位置环采用了模糊控制的方法,建立了几种不同的位置模糊控制器,第一种是基于粗调模式和细调模式的双模控制模糊控制器,第二种是具有多个可调因子的自寻优模糊控制器。仿真结果表明,上述模糊控制器具有一定的抗干扰能力和自适应性。本文采用了美国TI公司的DSP(TMS320F240)EVM板作为主控制板,利用其优越的运算能力和方便的外围设备实现了永磁同步电机位置伺服系统模糊控制器的设计,通过实验,对不同的控制方法进行分析,提出了改进系统控制效果的方法。
陈崇森[9]2008年在《数控机床永磁同步电机伺服驱动系统关键技术研究》文中研究表明数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础,直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。数控机床由机床本体和数控伺服系统构成。伺服系统是以机械位移为直接控制目标的自动控制系统。数控机床进给伺服系统控制机床各坐标轴的切削进给运动,伺服系统执行来自CNC装置的运动指令。伺服驱动系统的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。数控机床的最高移动速度,跟踪速度,定位精度等重要的指标都取决于伺服系统的动态和静态性能指标。本文在对永磁同步电机伺服驱动系统的总体设计框架进行简要介绍的基础上,重点对驱动装置的内部供电电源、伺服驱动装置的故障诊断以及伺服驱动装置的软件结构等关键技术进行了深入的研究和探讨,其主要内容为:分析了电流连续和电流断续两种工作模式下反激式开关电源的数学模型,设计制作了工作于电流连续模式的基于TOP244的8路反激开关电源的电路,该电源已经应用于实际驱动装置,测试和运行表明电源满足设计要求。简要介绍了工作于电流断续模式的基于M51995的8路反激开关电源的设计。故障诊断保护功能为伺服驱动系统的安全运行和工作人员的人身安全提供了有力保障,而面板参数输入等辅助功能进一步提高驱动器的智能水平。对伺服驱动系统的常见故障进行分析并归类,整理出故障处理事项,构思每一事项实现的软硬件设计,详细叙述了各事项的具体实现方法及在DSP或FPGA上的编程。通过基于状态机的VHDL编程实现面板参数输入,并实现参数的DSP自动存储。通过TMS320F2812的SCI模块实现与上位机的串行通讯。伺服驱动器除了要实现叁闭环控制等任务外,还需具备参数输入,故障诊断保护,RS232/485通讯,CAN总线通讯等功能,要求TMS320F2812有多任务实时处理的能力,通过移植μC/OS-II实时内核,合理设计各运行任务,使整体软件设计结构清晰,可靠性和可扩展性增强,提高了程序开发的效率。
刘薇[10]2008年在《基于DSP的伺服系统控制及定位问题的研究》文中提出随着现代工业技术和信息技术的发展,交流伺服系统广泛应用于高精度高性能的伺服驱动领域。在工业应用中,伺服控制系统要求满足响应速度快、调速范围宽,定位精度高、运行稳定等性能指标,伺服电机及驱动装置、检测单元、控制器的设计和控制策略的优化是关键技术。本文以提高交流伺服系统性能为目的,选用综合指标优的无刷直流电机为执行电机,设计了基于DSP平台的全闭环位置伺服系统。先分析了无刷直流电机的结构和工作原理,给出无刷电机的数学模型,介绍其传递函数和工作特性。讨论了无位置传感器反电势检测法,提出LMS自适应噪声抵消的方法来实现无刷直流电动机换向位置的检测,改进采用端电压检测确定换向位置的方法,使电机在低速运转下仍有效工作。电机定位的问题是本课题研究的重点,其快速性、高精度以及稳定性都是伺服系统的重要性能指标,从几方面进行了讨论.首先对于系统快速制动,通过仿真分析比较,选用回馈制动和反接制动结合的方法,解决制动的快速性;其次建立快速响应、精确跟踪目标位置的全数字闭环伺服系统,以TMS320LF DSP为驱动电机的核心控制器,使用霍尔电流和位置传感器、光电编码器进行电流位置信号采集和速度计算。控制方法常规上采用PID控制,但PID在一些场合难以获得满意的控制效果,结合本系统的特点,引入智能控制算法,电流调节环用PI算法,速度环用滑模变结构控制调节算法,这样既能做到速度实时调节,又能保证动态无超调,稳态无静差。为了兼顾伺服控制的快速性和精确性,增加位置控制环,完成系统的精确定位,本系统采用Fuzzy-PI结合的方法,在大位置偏差阶段用Fuzzy算法调节,使系统能够以最快的速度减小偏差,在偏差小的情况下用PI算法,使得系统速度缓慢减小,为系统准确停车创造条件。在理论分析和仿真的基础上,本文对控制系统的硬件、软件进行了研究和设计。硬件部分先作整体设计,然后介绍了几个主要模块的电路设计包括主要器件和参数的选择;软件采用模块化设计,论述了软件实现的过程并绘制各主要功能模块的流程图,最后做了实验测试工作,给出了实验结果。
参考文献：
[1]. 基于DSP的全数字智能交流伺服系统的研究[D]. 王东文. 兰州理工大学. 2004
[2]. 基于DSP的全数字永磁同步电机伺服系统研究[D]. 吕健. 广东工业大学. 2008
[3]. 基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统的研究[D]. 沈杰. 合肥工业大学. 2007
[4]. 基于DSP的数字伺服系统研制及控制算法的研究[D]. 匡斌峰. 南京理工大学. 2007
[5]. 基于DSP的永磁同步电动机全数字化智能伺服系统的研究[D]. 钟祥微. 南昌大学. 2005
[6]. 基于软开关技术的全数字PMSM交流伺服驱动系统的研究[D]. 张海光. 福州大学. 2003
[7]. 基于DSP的永磁同步电动机伺服控制系统研究[D]. 陈福龙. 华中科技大学. 2006
[8]. 基于DSP的全数字交流模糊位置伺服控制系统的研究[D]. 朱孝勇. 江苏大学. 2002
[9]. 数控机床永磁同步电机伺服驱动系统关键技术研究[D]. 陈崇森. 华南理工大学. 2008
[10]. 基于DSP的伺服系统控制及定位问题的研究[D]. 刘薇. 东华大学. 2008
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