隨著國內(nèi)交流伺服電機(jī)等硬件技術(shù)逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機(jī)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(jī)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(jī)位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機(jī)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(jī)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(jī)M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機(jī)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(jìn)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(jī)的啟動，調(diào)速和定位等，并能達(dá)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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超聲波電機(jī)(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅(qū)動電機(jī)，它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。與傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作響應(yīng)快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。超聲波電機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設(shè)備、智能機(jī)器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當(dāng)前機(jī)電控制領(lǐng)域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動控制技術(shù)為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設(shè)計并制作了超聲波電機(jī)的驅(qū)動控制系統(tǒng)，并對超聲波電機(jī)的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內(nèi)容及成果如下： 介紹了超聲波電機(jī)的工作原理、特點及其應(yīng)用前景，總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 結(jié)合嵌入式系統(tǒng)特點及其開發(fā)方法，詳細(xì)介紹了超聲波電機(jī)嵌入式驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程，并總結(jié)了硬件、軟件的調(diào)試過程。最后，對所設(shè)計系統(tǒng)性能進(jìn)行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術(shù)解決超聲波電機(jī)所需要的高頻驅(qū)動電源和數(shù)字控制的問題。本文設(shè)計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調(diào)的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設(shè)計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調(diào)節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數(shù)能適應(yīng)一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點相結(jié)合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機(jī)定位控制精度達(dá)到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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開關(guān)磁阻電機(jī)(SwitchedReluctanceMotor，SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高和成本較低等優(yōu)點，在很多領(lǐng)域都顯示出強(qiáng)大的競爭力，但是位置傳感器的存在不僅削弱了SRM結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢，而且降低了系統(tǒng)高速運行的可靠性，增加了成本，探索實用的無位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置的方案成為開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(SwitchedReluctanceMotorDrive，SRD)研究的熱點。SRM高度非線性的電磁特性決定了在精確的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上實現(xiàn)無位置傳感器控制十分困難，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為解決這個問題提供了新的思路。徑向基函數(shù)(RadialBasisFunction，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種映射能力極強(qiáng)的前向型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有收斂速度快、全局逼近能力強(qiáng)等優(yōu)點。本文提出一種利用自適應(yīng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對SRM進(jìn)行控制的新方法，所采用的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以電機(jī)繞組的相電流、磁鏈作為輸入，轉(zhuǎn)子位置作為輸出，通過離線和在線相結(jié)合的方法對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立SRM電流、磁鏈與轉(zhuǎn)子位置之間的非線性映射，從而實現(xiàn)SRM的無位置傳感器控制。 常規(guī)的PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制效果良好，但當(dāng)被控對象具有高度非線性和不確定性時，僅靠PID調(diào)節(jié)效果不好。對于SRM，它的電磁關(guān)系高度非線性，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標(biāo)。論文提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線辨識的SRM單神經(jīng)元PID自適應(yīng)控制新方法。該方法針對開關(guān)磁阻電機(jī)的非線性，利用具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力的單神經(jīng)元來構(gòu)成開關(guān)磁阻電機(jī)的單神經(jīng)元自適應(yīng)控制器，不但結(jié)構(gòu)簡單，而且能適應(yīng)環(huán)境變化，具有較強(qiáng)的魯棒性。同時構(gòu)造了一個RBF網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進(jìn)行在線辨識，建立其在線參考模型，由單神經(jīng)元控制器完成控制器參數(shù)的自學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)控制器參數(shù)的在線調(diào)整，能取得更好的控制效果。 仿真及實驗結(jié)果表明，自適應(yīng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的準(zhǔn)確換相，從而實現(xiàn)了電機(jī)的無位置傳感器控制；基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線辨識的單神經(jīng)元自適應(yīng)控制能夠達(dá)到在線辨識在線控制的目的，控制精度高，動態(tài)特性好，具有較好的自適應(yīng)性和魯棒性。
標(biāo)簽： RBF PID 控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機(jī)。永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是以永磁同步電機(jī)為控制對象，采用變壓變頻技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術(shù)開環(huán)運行時，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機(jī)效率有所下降，轉(zhuǎn)子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機(jī)安全運行，有時甚至還會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上的，因此如何獲取轉(zhuǎn)子位置和速度信號是整個系統(tǒng)中相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)。當(dāng)前，在大多數(shù)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應(yīng)用。它通過測量電動機(jī)的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉(zhuǎn)子位置，提取永磁轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)地闡述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其波形的產(chǎn)生機(jī)制，并對閉環(huán)控制策略進(jìn)行了研究。鑒于數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設(shè)資源，使用該芯片設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個控制系統(tǒng)的試驗調(diào)試，實現(xiàn)了永磁同步電機(jī)的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機(jī)的仿真數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理，對永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角θe和轉(zhuǎn)速ωe進(jìn)行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速運行。理論分析和仿真結(jié)果表明，所提出的永磁同步電機(jī)無傳感器控制方法具有較強(qiáng)的魯棒性和令人滿意的性能。
標(biāo)簽： 滑模觀測器 永磁同步電機(jī) 無位置傳感器 控制
上傳時間： 2013-04-24
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在交流伺服系統(tǒng)中,永磁同步電動機(jī)(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(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服單元及機(jī)器人等需精確定位的裝置中.由于PMSM驅(qū)動系統(tǒng)受電機(jī)參數(shù)變化、外部負(fù)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(jìn)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(yīng)特性及對系統(tǒng)參數(shù)變化的自適應(yīng)性和抗干擾性是一個必然趨勢.該文對PMSM的控制機(jī)理和特性作了較為深入的分析;建立了PMSM的數(shù)學(xué)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(chǔ)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(luò)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(luò)的自學(xué)習(xí)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(yīng)的算法;利用先進(jìn)的計算機(jī)仿真工具(Matlab下的Simulink)對所提出的控制策略進(jìn)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(jìn)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(xué)習(xí)能力的模糊CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器應(yīng)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(jìn)一步提高其性能提出了新的思路和方法.
標(biāo)簽： CMAC PMSM 模糊 位置伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機(jī)，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計方法已比較成熟。它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅(qū)動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機(jī)開環(huán)運行時，有時電機(jī)的運行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會變得不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機(jī)的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機(jī)無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和卡爾曼濾波原理作了詳細(xì)的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時在線估計。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機(jī)、可靠性高和經(jīng)濟(jì)耐用的優(yōu)點。利用在線估計出的轉(zhuǎn)速和電流實現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機(jī)矢量控制。同時還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測方法。針對轉(zhuǎn)子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對系統(tǒng)進(jìn)行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，明顯提高電機(jī)的調(diào)速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進(jìn)行的系統(tǒng)仿真實驗表明，所提出的位置估計算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動性能和較好的魯棒性。實驗結(jié)果表明本文的方法達(dá)到了預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 卡爾曼濾波 永磁同步電機(jī) 無位置傳感器 控制
上傳時間： 2013-04-24
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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(jì)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(yuǎn)程監(jiān)控、智能儀器儀表、機(jī)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(jī)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(jìn)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(kuò)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(qiáng)的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)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(jìn)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(jìn)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
上傳用戶：sssnaxie
由于永磁伺服電機(jī)具有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 小，響應(yīng)速度快，效率高，功率密度高，電機(jī)體積小，消除電刷而減少噪音和維護(hù)等其他電機(jī)難以比擬的優(yōu)點，在高性能位置伺服領(lǐng)域，尤其為伺服電機(jī)組成的伺服系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。 永磁無刷電機(jī)有兩種形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以pmsm 為伺服電機(jī)的伺服系統(tǒng) 目前實現(xiàn)永磁同步電動機(jī)的控制主要采用dsp、dsp+fpga和dsp+asic三種途徑。而前兩種方式實現(xiàn)位置控制編程量較大，美國國際整流器公司針對高性能交流伺服驅(qū)動要求，基于fpga技術(shù)開發(fā)出了完整的閉環(huán)電流控制和速度控制的伺服系統(tǒng)單片解決方案—irmck201。本文就是基于這種數(shù)字運動控制芯片，設(shè)計了dsp和irmck201的交流伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)簡單，編程任務(wù)小，開發(fā)周期短等優(yōu)點，對其他交流位置伺服控制系統(tǒng)也具有很好的推廣意義。
上傳時間： 2013-06-07
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·一種無位置傳感器BLDC零啟動的純硬件實現(xiàn)方法
標(biāo)簽： BLDC 無位置傳感器 實現(xiàn)方法 零
上傳時間： 2013-07-23
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·摘 要 根據(jù)永磁無刷電機(jī)的工作原理，設(shè)計了工業(yè)縫紉機(jī)數(shù)字位置伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以三菱M16C 系列單片機(jī)作為核心控制器，采用了電流的預(yù)估和模糊PID 控制，實現(xiàn)縫紉機(jī)的啟動，調(diào)速和停車定位等控制，并給出了實驗結(jié)果。
標(biāo)簽： 永磁無刷電機(jī) 數(shù)字 位置伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-13
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