本文關(guān)鍵詞：基于DSP的永磁無刷直流電機伺服控制系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：隨著電力電子技術(shù)、微處理器(DSP)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,伺服系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛。無刷直流電機作為伺服電機的一種,既具備普通交流異步電機結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、維護方便可靠等特點,又繼承了直流電機高效率、調(diào)速性能好以及沒有勵磁損耗等優(yōu)點,是伺服控制的理想控制對象。本文首先以永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理為起點,分析了其數(shù)學模型,并討論了電機的傳統(tǒng)常規(guī)控制方法及其不足之處,由此引入小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法,確立了使用電流環(huán)和速度環(huán)調(diào)節(jié)控制的控制策略,其中電流環(huán)采用了常規(guī)PI調(diào)節(jié),為了提高精度和跟隨響應(yīng)性能,在速度環(huán)采用了CMAC與PID復(fù)合調(diào)節(jié),并借助MATLAB平臺建立模型對算法進行了仿真,并與常規(guī)的只用PID控制進行比較,仿真結(jié)果顯示,復(fù)合調(diào)節(jié)的性能較常規(guī)PID控制具有更好的抗干擾性和更短的響應(yīng)速度。其次,設(shè)計了以TMS320F28035為核心的整個硬件系統(tǒng),包括DSP主芯片及其外圍電路,在驅(qū)動板設(shè)計方面,包含了功率驅(qū)動電路,信號檢測接口電路及故障保護電路,設(shè)計過程中對用到的模塊和元器件進行了分析選型,在整個硬件系統(tǒng)的設(shè)計中還考慮了過壓、過流保護,增強了系統(tǒng)的可靠性。最后,借助CCS環(huán)境對系統(tǒng)進行了軟件設(shè)計,在理論和仿真分析的基礎(chǔ)上對伺服控制系統(tǒng)軟件設(shè)計進行了闡述,包括主程序、位置捕獲中斷、通信中斷、電流環(huán)和速度環(huán)算法的實現(xiàn)以及故障保護中斷等,并繪制出了程序運行流程圖。在完成上述工作后,通過硬件和軟件聯(lián)合調(diào)試方式進行了電機運行實驗,并采集了運行時的實驗波形,從實驗結(jié)果中可以看出伺服系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能,具備較寬的調(diào)速范圍,為該系統(tǒng)的深入研究和實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：伺服系統(tǒng) 無刷直流電機 CMAC PID DSP
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM33;TM921.541
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究目的及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-12
• 1.3 研究內(nèi)容12-14
• 第二章 永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)原理及數(shù)學模型14-25
• 2.1 永磁無刷直流電機本體結(jié)構(gòu)14-15
• 2.2 無刷直流電機基本控制原理15-19
• 2.3 無刷直流電機系統(tǒng)數(shù)學模型19-24
• 2.3.1 電壓方程19-21
• 2.3.2 反電勢和電磁轉(zhuǎn)矩表達式21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 智能控制算法研究與仿真分析25-46
• 3.1 PID控制算法25-29
• 3.2 CMAC控制算法29-34
• 3.2.1 CMAC的實現(xiàn)步驟31-33
• 3.2.2 CMAC參數(shù)的的確定33-34
• 3.3 伺服系統(tǒng)整體控制策略34-38
• 3.3.1 速度環(huán)控制35-37
• 3.3.2 電流環(huán)控制37-38
• 3.4 伺服系統(tǒng)仿真模型的搭建38-42
• 3.4.1 速度環(huán)模塊38-39
• 3.4.2 電流環(huán)模塊39-40
• 3.4.3 逆變器模塊40-41
• 3.4.4 電機模塊41
• 3.4.5 測量模塊41-42
• 3.5 伺服系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 第四章 基于DSP的伺服控制系統(tǒng)硬件設(shè)計46-59
• 4.1 硬件系統(tǒng)總體構(gòu)成46-47
• 4.2 DSP控制板的設(shè)計47-53
• 4.2.1 DSP控制核心—TMS320F2803547-49
• 4.2.2 穩(wěn)壓電路設(shè)計49-50
• 4.2.3 上位機通信電路設(shè)計50-51
• 4.2.4 EEPROM電路設(shè)計51-52
• 4.2.5 CAN電路設(shè)計52
• 4.2.6 其它外設(shè)電路52-53
• 4.3 驅(qū)動板設(shè)計53-57
• 4.3.1 驅(qū)動器DRV830153-55
• 4.3.2 功率開關(guān)電路55-56
• 4.3.3 電壓和電流檢測電路56-57
• 4.3.4 位置傳感器接口電路57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 基于DSP的伺服控制系統(tǒng)軟件設(shè)計59-66
• 5.1 軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)59
• 5.2 主程序部分59-61
• 5.2.1 系統(tǒng)初始化59-60
• 5.2.2 外設(shè)模塊初始化60
• 5.2.3 電機初始化60-61
• 5.3 中斷程序部分61-65
• 5.3.1 位置捕獲中斷程序61-62
• 5.3.2 閉環(huán)調(diào)節(jié)中斷程序62-63
• 5.3.3 串口通信中斷程序63-64
• 5.3.4 故障保護中斷程序64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 實驗與結(jié)果分析66-72
• 6.1 實驗裝置66-68
• 6.1.1 實物裝置66-67
• 6.1.2 軟件裝置67-68
• 6.2 結(jié)果分析68-71
• 6.2.1 PWM輸出和傳感器輸出波形分析68-69
• 6.2.2 三相電壓和電流輸出波形分析69-70
• 6.2.3 轉(zhuǎn)速輸出波形分析70-71
• 6.3 本章小結(jié)71-72
• 第七章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學位期間完成的科研情況79

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