基于TMS320F2812高精度跟蹤伺服控制系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-08-03
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超聲波電機(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機。本文針對超聲波電機及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術(shù)相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機TUSM60為研究實例,在特性測試、動穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內(nèi)容為： 在分析超聲波電機研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外超聲波電機特別是行波超聲波電機控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,重點論述了行波超聲波電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的研究進展。 介紹行波超聲波電機的基本結(jié)構(gòu),并從該電機的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機定子質(zhì)點的運動方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機的運行機理。 根據(jù)對行波超聲波電機測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對行波超聲波電機進行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進行分析和研究。為行波超聲波電機瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對電機的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進行的測試,可以分析驅(qū)動頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對電機輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進一步對行波超聲波電機的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對實驗數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機工作范圍內(nèi),辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進行二維或三維擬合,可以得到一個關(guān)于行波超聲波電機傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機非線性和時變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進行了驗證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實現(xiàn)了電機高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進和簡化,設(shè)計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對核磁成像設(shè)備而設(shè)計的行波超聲波電機隨動控制系統(tǒng)中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間： 2013-07-13
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高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國防等各個領(lǐng)域。采用先進控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應(yīng)用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進步，同時市場對伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應(yīng)能力的要求也不斷提高。 本文從詳細分析了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術(shù)，建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機伺服系統(tǒng)。針對伺服系統(tǒng)在運行過程中參數(shù)變化及負載擾動等問題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計的基本原則和方法，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合，改進了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實驗系統(tǒng)平臺進行了詳盡的仿真和實驗研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應(yīng)用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標(biāo)簽： 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-18
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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(yīng)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(xué)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(shè)計，詳細分析了針對16位定點DSP控制器TMS320LF2407A的程序設(shè)計特點，建立了電機的標(biāo)幺值模型，解決了變量的定標(biāo)問題。并介紹了電機控制程序的總體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)模塊的詳細設(shè)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(yīng)”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(yīng)”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(guān)系，并應(yīng)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(chǔ)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(biāo)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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交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設(shè)備，如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關(guān)鍵性技術(shù)，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關(guān)鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制，要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關(guān)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(guān)項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎(chǔ)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(shè)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(shè)計了控制器的功率單元；以及電源單元和相關(guān)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(chǔ)上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應(yīng)用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計原理，構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學(xué)模型，并進行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應(yīng)用程序設(shè)計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)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(yīng)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(shè)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(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)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(shè)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(shè)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(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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電液位置伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)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(lǐng)域。近年來，對電液位置伺服系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)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(guān)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)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(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(shè)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(shè)計中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎(chǔ)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(xué)習(xí)滑模三種控制策略進行仿真比較，得出采用模糊自學(xué)習(xí)滑模控制策略更有利于系統(tǒng)控制。
標(biāo)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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電極壓力是電阻點焊的主要參數(shù)之一，電極壓力的恒定性、可調(diào)性對于保證焊點的質(zhì)量是非常重要的，但是，目前生產(chǎn)中普遍使用的氣動焊槍，不具備調(diào)節(jié)電極壓力的功能。本文的目的就是研制一種新型的伺服驅(qū)動的懸掛式點焊槍，該焊槍能夠在焊接的過程中對電極壓力進行實時的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)復(fù)雜的焊接循環(huán)，提高焊接質(zhì)量。 焊槍采用伺服電機作為動力裝置，以滾珠絲杠為主要傳動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運動平穩(wěn)靈活。壓力控制系統(tǒng)采用32位的ARM微處理器作為核心，與采用傳統(tǒng)的單片機相比，系統(tǒng)的工作頻率大幅提高，硬件功能更加強大，更適合電極壓力的實時控制。此外，在系統(tǒng)中移植了uC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個分層次的、多任務(wù)的、消息機制的軟件系統(tǒng)，充分發(fā)揮了ARM的性能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性。 利用伺服焊槍進行了焊接試驗，在焊接過程中，伺服電機工作在力矩模式下，采用開環(huán)的控制方式，利用電壓信號控制電極的壓力和速度，通過驅(qū)動器的反饋信號檢測電極的壓力和位置，使用I/O口控制焊接電源。 實驗結(jié)果證明，本課題研制的伺服焊槍的機械裝置的精度和響應(yīng)速度均能夠滿足焊接的需要，而且可以實現(xiàn)快速漸進，低速爬行，電極輕接觸，快速預(yù)壓等功能，有助于延長電極壽命和提高焊接效率。而且，使用伺服焊槍進行了低碳鋼焊接試驗，采用馬鞍形的加壓方式，與恒定壓力條件相比，焊接中飛濺大幅減少，焊點強度和塑性增加，焊接質(zhì)量有明顯提高。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：yan2267246
·基于DSP2812無刷直流伺服電機控制系統(tǒng)的設(shè)計
上傳時間： 2013-07-02
上傳用戶：lwt123
·基于DSP2812無刷直流伺服電機控制系統(tǒng)的開發(fā)
上傳時間： 2013-06-13
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