永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)作為交流伺服系統(tǒng)的主流，在工業(yè)生產(chǎn)自動化領域中應用廣泛、前景廣闊。永磁同步伺服電動機作為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個伺服系統(tǒng)的性能。因此，精心設計性能優(yōu)異的永磁同步伺服電動機具有重要的理論意義和應用價值。本課題系統(tǒng)研究了永磁同步伺服電動機的本體設計，包括設計方法、性能計算、有限元分析、參數(shù)計算、控制仿真、實驗測試等。 首先，綜述和分析了永磁同步伺服電動機的研究現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展前景，研究了永磁同步伺服電動機的設計特點和方法。開發(fā)了永磁同步伺服電動機的電磁計算程序，結(jié)合有限元計算數(shù)值的校正，完成對樣機的性能計算，計算結(jié)果較為準確。 接著，深入分析永磁同步伺服電動機的氣隙磁場，得到充磁方式、極弧系數(shù)、不均勻氣隙、永磁體厚度等因素對氣隙磁場的影響，繪制了各因素對氣隙磁場基波和諧波總量影響的曲線，通過優(yōu)化設計，得到了明顯改善的正弦氣隙磁場。并拓展研究總結(jié)了不同永磁體形狀和尺寸對永磁直流電動機在換向和性能上的影響，取得有實用價值的研究成果。 然后，基于Ansoft、MagNet電磁分析軟件建立了永磁同步伺服電動機的有限元分析模型，深入研究了電機的反電勢波形、穩(wěn)態(tài)運行性能和齒槽轉(zhuǎn)矩，計算了直、交軸同步電抗等重要參數(shù)。建立了永磁同步伺服電動機Id=0控制的Matlab/simulink仿真模型，并進行了仿真研究。 最后，對永磁同步伺服電動機進行了實驗測試和分析，包括反電勢波形與磁場波形測試、性能曲線測試、直交軸同步電抗的測量。對測試結(jié)果與設計結(jié)果進行了比較分析，驗證了設計方法的正確性。
上傳時間： 2013-08-04
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對作為工業(yè)裝備重要驅(qū)動源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來越高的要求。永磁同步電機( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護保養(yǎng)等優(yōu)點，正得到越來越廣泛地應用。要構(gòu)建高性能的伺服系統(tǒng)，好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺，本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開研究。 根據(jù)永磁同步電機的動態(tài)dq數(shù)學模型，從實現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)矩控制出發(fā)，對永磁同步電機的矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等控制策略進行了比較分析。針對本伺服系統(tǒng)永磁同步電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點，選用了具有線性控制轉(zhuǎn)矩特性，能獲得比較平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩輸出的基于轉(zhuǎn)子磁場定向的id=0的矢量控制策略，同時還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)，并在MATLAB仿真平臺對所選控制方案進行了仿真研究。 對控制系統(tǒng)的軟件部分進行了設計，詳細分析了針對16位定點DSP控制器TMS320LF2407A的程序設計特點，建立了電機的標幺值模型，解決了變量的定標問題。并介紹了電機控制程序的總體結(jié)構(gòu)以及相關模塊的詳細設計過程。 為實現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng)，使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉(zhuǎn)矩，本文還對電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應”引入的轉(zhuǎn)矩脈動進行了分析，分析表明了在永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)中，由“死區(qū)效應”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置之間的關系，并應用一種實用的死區(qū)補償技術(shù)減小了轉(zhuǎn)矩脈動，提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實驗平臺上對伺服控制系統(tǒng)進行綜合調(diào)試，并在此基礎上做了大量的實驗研究，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調(diào)速性能。
標簽： 永磁同步電機 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-18
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伺服系統(tǒng)是一種輸出能夠快速而精確地響應外部的輸入指令信號的控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制和家用電氣、航空航天等領域的應用越來越廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對伺服設備的性能也提出了越來越高的要求。因此，研制高性能、高可靠性的交流伺服系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實意義。 在伺服領域，永磁同步電機在結(jié)構(gòu)特點和運行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機更為優(yōu)秀的運行性能和更廣泛的適用范圍，被越來越多的應用到交流伺服系統(tǒng)。以數(shù)字信號處理技術(shù)為基礎、以永磁同步電機為執(zhí)行電機，采用高性能控制策略的全數(shù)字化永磁同步交流伺服控制系統(tǒng)必將成為伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。 本論文在研究永磁同步電動機運行原理的基礎上，詳細討論了磁場定向矢量控制理論，確定了id=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。本文采用TI公司生產(chǎn)的專門用于電機控制的數(shù)字信號控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片，設計了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機伺服控制系統(tǒng)。論文詳細論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設計和調(diào)試，包括功率驅(qū)動電路，供電電路與電源電路以及傳感器電路等等。軟件開發(fā)均在TI的CCStudl02.2集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用匯編語言編寫，完成了主程序模塊和子程序模塊設計，實現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等功能，實現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制，同時給出了主程序和各個子程序模塊的流程圖。 實驗結(jié)果表明，基于DSP實現(xiàn)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)具有響應速度快、速度超調(diào)小、轉(zhuǎn)矩脈動小等特點，具有良好的動靜態(tài)特性以及較高的精度。基本達到了課題預期的效果，從而證明了系統(tǒng)設計的可行性。
標簽： DSP 永磁同步電機 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-18
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交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設備，如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關鍵性技術(shù)，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應的控制，要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關鍵在于伺服控制器的控制算法。為此，本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎上，掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理，并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題，設計了基于TI公司電機數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元；基于三菱公司智能化功率器件IPM設計了控制器的功率單元；以及電源單元和相關電路的保護單元。 基于電機矢量控制原理，構(gòu)建了永磁同步電機的矢量控制模型，在原有研究的基本PID控制基礎上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設計原理，構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學模型，并進行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應用程序設計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設計原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型，應用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結(jié)果對比得出結(jié)論，模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內(nèi)交流伺服電機等硬件技術(shù)逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設計了交流永磁電機位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機的物理方程，通過坐標轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設計一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實驗結(jié)果表明，本文所設計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機的啟動，調(diào)速和定位等，并能達到系統(tǒng)的性能指標。
標簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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隨著現(xiàn)代電機技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)及計算機技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展，先前困擾著交流伺服系統(tǒng)的電機控制復雜、調(diào)速性能差等問題取得了突破性的進展。交流伺服系統(tǒng)的性能日漸提高，價格趨于合理。交流伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)尤其是在高精度、高性能要求的伺服驅(qū)動領域成了現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。由于感應電機具有結(jié)構(gòu)堅固，制造容易，價格低廉等優(yōu)勢，因而感應電機伺服系統(tǒng)具有很好的發(fā)展前景，代表了將來交流伺服技術(shù)的發(fā)展方向。 首先，本文結(jié)合大量的文獻資料，總結(jié)和分析了當前交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，明確了加強開發(fā)交流感應電機伺服系統(tǒng)的意義。 其次，深入研究了矢量控制的坐標變換理論和交流感應電機的數(shù)學模型。在此基礎闡述了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制原理，建立其相應的控制方程。結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的原理，提出了交流伺服系統(tǒng)的控制方案。 再次，本研究以DSP TMS320F2812A為核心控制單元，以一體化智能功率模塊(ASIPM)為功率電路主體，基于模塊化設計原則設計和實現(xiàn)了一臺軟、硬件結(jié)合的全數(shù)字化控制系統(tǒng)；并對設計中的一些關鍵環(huán)節(jié)進行了理論研究和實踐探索。 最后，對感應電機伺服系統(tǒng)進行了試驗研究。本文通過實驗分析，驗證了系統(tǒng)設計方案的有效性和可行性，并指出了系統(tǒng)進一步的改進方向。
標簽： DSP 交流伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-01
上傳用戶：ligong
伺服電機原理與應用 伺服電機原理與應用.pdf
標簽： 伺服電機
上傳時間： 2013-07-02
上傳用戶：894898248
在交流伺服系統(tǒng)中,永磁同步電動機(PMSM)作為執(zhí)行元件具有高效、節(jié)能、便于維修的特點,廣泛應用于數(shù)控機床的進給伺服單元及機器人等需精確定位的裝置中.由于PMSM驅(qū)動系統(tǒng)受電機參數(shù)變化、外部負載擾動、對象未建模和非線性動態(tài)特性等不確定性的影響,因此,采用并發(fā)展先進的控制技術(shù),不斷改善與提高位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)響應特性及對系統(tǒng)參數(shù)變化的自適應性和抗干擾性是一個必然趨勢.該文對PMSM的控制機理和特性作了較為深入的分析;建立了PMSM的數(shù)學模型,并采用了id=0的矢量控制策略;對控制系統(tǒng)組成及控制方式作了分析和比較,在此基礎上建立了電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的三閉環(huán)控制系統(tǒng),對作為反饋主回路的位置環(huán)采用了模糊CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法,該方法兼具模糊控制器的快速性和神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習能力;構(gòu)建了針對PMSM位置伺服系統(tǒng)的模糊CMAC控制器結(jié)構(gòu)及其相應的算法;利用先進的計算機仿真工具(Matlab下的Simulink)對所提出的控制策略進行了數(shù)字仿真和分析;仿真和實驗結(jié)果表明本文所提出的控制策略對PMSM位置伺服系統(tǒng)進行控制具有良好的魯棒性能和快速性.該文首次提出將兼具快速性和自學習能力的模糊CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡控制器應用于PMSM位置伺服系統(tǒng)中,可以說該文為發(fā)展高性能PMSM位置伺服系統(tǒng)提供了充分的技術(shù)資料,也為今后進一步提高其性能提出了新的思路和方法.
標簽： CMAC PMSM 模糊 位置伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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這篇論文在系統(tǒng)分析國內(nèi)外雷達伺服控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎上，選定以ARM為內(nèi)核的基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器為研究對象。 首先，根據(jù)雷達伺服控制系統(tǒng)功能要求與性能指標，進行系統(tǒng)的硬件設計：選擇基于ARM920T的S3C2410和Altera公司的FPGA芯片EP1C12Q240作為主控芯片，ARM與FPGA的連接形式采用中斷+存儲器的形式；將ARM與FPGA上多余的引腳引出作為將來升級的需要；還畫出ARM+FPGA的雷達伺服控制器的系統(tǒng)圖并制作了PCB板。 其次，選用PID對伺服系統(tǒng)進行控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡綜合了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)點，并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法對PID參數(shù)進行在線調(diào)整。用Matlab7.1進行仿真，其結(jié)果表明：該控制算法對系統(tǒng)具有良好的控制效果，性能較常規(guī)PID得到較大改善。 最后，根據(jù)FPGA在伺服系統(tǒng)主要任務，用VHDL語言和原理圖在FPGA芯片中分別編制實現(xiàn)DAC0832接口控制功能、光電編碼器與脈沖發(fā)生電路的程序代碼；并在Quartus II6.0環(huán)境下通過仿真，且得到仿真的波形符合系統(tǒng)功能要求。采用C語言編寫在ARM中實現(xiàn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制算法的代碼，通過CodeWarrior for ARM的編譯無誤后，生成可執(zhí)行文件.axf,，調(diào)用AXD進行在線仿真調(diào)試。仿真結(jié)果表明：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡PID算法對伺服系統(tǒng)能夠進行有效控制。 結(jié)果表明：ARM作為伺服控制器的內(nèi)核，其性價比與集成度高：用FPGA芯片實現(xiàn)接口電路使伺服控制器的可靠性高、速度快、可配置及連接方式靈活。因此采用基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器，提高了系統(tǒng)的開放性、實時性、可靠性，降低了系統(tǒng)功耗，具有重要的應用價值。
上傳時間： 2013-06-30
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電液位置伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現(xiàn)各種參量反饋等優(yōu)點，因此它已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟和軍事工業(yè)的各個技術(shù)領域。近年來，對電液位置伺服系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性、準確性等控制性能提出了新的要求，作為電液位置伺服系統(tǒng)核心的控制器，起到更為關鍵的作用。 現(xiàn)階段，嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點，已經(jīng)在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用，如工業(yè)過程、遠程監(jiān)控、智能儀器儀表、機器人控制、數(shù)控系統(tǒng)等，嵌入式微處理器嵌入實時操作系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)的基于單片機控制系統(tǒng)功能不足和基于PC的控制系統(tǒng)非實時性的缺點，其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統(tǒng)控制的要求，在控制領域具有廣泛的應用前景。 本文以實驗室的電液位置伺服系統(tǒng)為研究對象，按照系統(tǒng)的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統(tǒng)進行控制的一種方案，設計了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統(tǒng)控制器的開發(fā)設計中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎上，通過外部擴展，使得系統(tǒng)控制器具有豐富的硬件資源，開發(fā)了A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A(PWM)轉(zhuǎn)換電路、伺服放大電路、串行接口等電路，同時為了使得控制器的程序代碼具有較強的可讀性、可維護性、可擴展性，使用了操作系統(tǒng)，通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ?qū)崟r內(nèi)核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中，并編寫了A/D、數(shù)字濾波、D/A(PWM)等軟件程序，通過編譯、調(diào)試、驗證，程序運行正常。在對電液位置伺服系統(tǒng)進行控制策略的選擇中，分別采用PID、滑模變結(jié)構(gòu)、模糊自學習滑模三種控制策略進行仿真比較，得出采用模糊自學習滑模控制策略更有利于系統(tǒng)控制。
標簽： ARM 微處理器 伺服控制系統(tǒng) 電液位置
上傳時間： 2013-04-24
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