本文關(guān)鍵詞：某伺服系統(tǒng)自適應(yīng)模糊滑模控制研究

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【摘要】：混合式步進電機以其良好的運行特質(zhì)被廣泛使用,但是配合更好的驅(qū)動器和控制器才能提高以其為驅(qū)動裝置的系統(tǒng)控制精度。本文的首要鉆研目標(biāo)是設(shè)計一款新型基于DSP的步進電機細(xì)分驅(qū)動器,很好的滿足步進電機的驅(qū)動品質(zhì)要求,在此基礎(chǔ)上計劃以步進電機為驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動控制器,與減速器共同實現(xiàn)對步進電機的閉環(huán)控制。本文鉆研了步進電機的內(nèi)部構(gòu)造、運行原理和細(xì)分驅(qū)動基理,提出了一種基于正弦電流細(xì)分和電流脈寬調(diào)制(PWM)的步進電機驅(qū)動技術(shù),運用這項技術(shù)與DSP數(shù)字控制技術(shù)研制出步進電機驅(qū)動器,實現(xiàn)了步進電機的恒轉(zhuǎn)矩運行。主要體現(xiàn)在,設(shè)計了驅(qū)動器的硬件電路和程序軟件。驅(qū)動器主要由數(shù)字控制部分、恒流控制電路、驅(qū)動功率放大電路、過流保護電路及電源電路等組成。在該電機驅(qū)動器設(shè)計完成后,通過實驗驗證驅(qū)動器的性能,實驗結(jié)果表明,驅(qū)動器的硬件和軟件設(shè)計合理,可以育效穩(wěn)定的驅(qū)動步進電機。研制步進電機的驅(qū)動控制器。在設(shè)計的伺服系統(tǒng)中,由減速器和驅(qū)動控制器共同構(gòu)成了以步進電機為驅(qū)動機構(gòu)的位置閉環(huán)控制系統(tǒng),實現(xiàn)了電機的閉環(huán)控制。其中驅(qū)動控制器中采用了自適應(yīng)模糊滑模變結(jié)構(gòu)的控制策略。為了驗證其優(yōu)越性和可行性,建立了使用智能控制策略的步進電機驅(qū)動器的仿真模型,對自適應(yīng)模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制策略與經(jīng)典PID控制策略進行了對比仿真分析,進而驗證了前者的效果更加符合要求。最后對整個伺服系統(tǒng)進行了半實物測試,給出了測試結(jié)論并對所測波形進行了采樣分析。最終實驗表明,整個步進電機伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計合理可行,明顯地改善了步進電機的運行能力,具有實際應(yīng)用的價值。
【關(guān)鍵詞】：兩相混合式步進電機 細(xì)分驅(qū)動控制 驅(qū)動控制器 自適應(yīng)模糊滑模控制策略
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM383.6
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 選題背景及研究意義11
• 1.2 伺服系統(tǒng)綜述11-13
• 1.2.1 直流伺服系統(tǒng)的簡介12
• 1.2.2 交流伺服系統(tǒng)的簡介12
• 1.2.3 液壓伺服系統(tǒng)簡介12-13
• 1.2.4 步進電機伺服系統(tǒng)13
• 1.3 步進電機伺服控制方法13-14
• 1.3.1 步進電機的兩種運行方式13-14
• 1.3.2 驅(qū)動控制系統(tǒng)的控制策略14
• 1.4 課題的研究目的14-15
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)安排15-18
• 1.5.1 主要研究的內(nèi)容15-16
• 1.5.2 主要完成的工作16
• 1.5.3 課題技術(shù)難點16-17
• 1.5.4 論文結(jié)構(gòu)安排17-18
• 2 混合式步進電機的理論特性以及驅(qū)動控制18-30
• 2.1 混合式步進電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2 兩相混合式步進電機工作的基本原理19-21
• 2.3 使用步進電機的注意事項21-22
• 2.3.1 步進電機的振蕩和失步問題及解決的方式21
• 2.3.2 步進電機使用中注意的問題21-22
• 2.4 混合式步進電機的驅(qū)動方式22-27
• 2.4.1 單電壓驅(qū)動方式22-23
• 2.4.2 雙電壓驅(qū)動23-24
• 2.4.3 斬波驅(qū)動24-25
• 2.4.4 細(xì)分驅(qū)動25-27
• 2.5 兩相混合式步進電機的數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 3 混合式步進電機驅(qū)動器電路設(shè)計30-40
• 3.1 細(xì)分驅(qū)動系統(tǒng)整體設(shè)計思想30
• 3.2 整體硬件結(jié)構(gòu)30-31
• 3.3 DSP控制電路31-34
• 3.3.1 主控DSP芯片32
• 3.3.2 控制電源32-33
• 3.3.3 通信電路33-34
• 3.3.4 EEPROM的電路設(shè)計34
• 3.4 驅(qū)動電路設(shè)計34-39
• 3.4.1 光電隔離電路34-35
• 3.4.2 細(xì)分控制電路35-38
• 3.4.3 保護電路38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 步進電機驅(qū)動器的軟件設(shè)計40-43
• 4.1 驅(qū)動電路軟件設(shè)計40-42
• 4.1.1 主程序設(shè)計40
• 4.1.2 中斷服務(wù)程序40-41
• 4.1.3 位置控制程序41-42
• 4.1.4 保護電路程序42
• 4.2 本章小結(jié)42-43
• 5 步進電機驅(qū)動器功能測試及分析43-51
• 5.1 上位機軟件設(shè)計43-46
• 5.1.1 用戶界面設(shè)計43-44
• 5.1.2 通信協(xié)議44-46
• 5.2 步進電機驅(qū)動器實驗裝置介紹46-47
• 5.3 步進電機驅(qū)動器測試內(nèi)容構(gòu)成及分析47-50
• 5.4 本章小結(jié)50-51
• 6 以步進電機為驅(qū)動裝置的驅(qū)動控制器設(shè)計51-64
• 6.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制理論51-55
• 6.1.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理51-53
• 6.1.2 滑動模態(tài)的存在條件和可到性條件53
• 6.1.3 滑模運動方程及其穩(wěn)定性研究53-55
• 6.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的抖振問題研究55
• 6.3 自適應(yīng)模糊滑�？刂破餮芯�55-60
• 6.3.1 基于積分滑模面的滑模控制56
• 6.3.2 自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計56-60
• 6.4 自適應(yīng)模糊滑�？刂品抡嫜芯�60-63
• 6.4.1 驅(qū)動仿真模型60
• 6.4.2 仿真實驗與分析60-63
• 6.5 本章小結(jié)63-64
• 7 基于自適應(yīng)模糊滑模伺服系統(tǒng)半實物實驗研究64-66
• 8 論文的總結(jié)及展望66-68
• 8.1 課題研究的內(nèi)容和主要成果66
• 8.2 論文創(chuàng)新點66
• 8.3 后續(xù)工作展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-73
• 附錄73-75
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和出版著作情況73-74
• 附錄B DSP最小系統(tǒng)及外部接口設(shè)計總圖74-75
• 附錄C 驅(qū)動電路設(shè)計總圖75

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