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(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。
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(fù)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(lǐng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)闡述了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制原理，建立其相應(yīng)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(shè)計原則設(shè)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(shè)計中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了理論研究和實踐探索。 最后，對感應(yīng)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(shè)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
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伺服電機原理與應(yīng)用 伺服電機原理與應(yīng)用.pdf
標簽： 伺服電機
上傳時間： 2013-07-02
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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(yīng)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(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(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(chǔ)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(shè)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(luò)綜合了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(wù)，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(luò)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(luò)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(yīng)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(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，電機體積小，消除電刷而減少噪音和維護等其他電機難以比擬的優(yōu)點，在高性能位置伺服領(lǐng)域，尤其為伺服電機組成的伺服系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。 永磁無刷電機有兩種形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以pmsm 為伺服電機的伺服系統(tǒng) 目前實現(xiàn)永磁同步電動機的控制主要采用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
上傳用戶：zgu489
目前，在伺服控制系統(tǒng)中，通常采用三相電壓型逆變器來驅(qū)動伺服電機。橋式電路中為避免同一橋臂開關(guān)器件的直通現(xiàn)象, 必須插入死區(qū)時間。死區(qū)時間和開關(guān)器件的非理想特性往往會造成輸出電壓、電流的畸變，從而造成電機轉(zhuǎn)矩的脈動，影響系統(tǒng)工作性能。因此，必須對電壓型逆變器中的死區(qū)效應(yīng)進行補償。
標簽： 全數(shù)字 伺服系統(tǒng) 死區(qū)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：萌萌噠小森森
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
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