隨著國內(nèi)交流伺服電機等硬件技術逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術相結合，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，通過坐標轉換，在d-q旋轉坐標系下建立轉矩方程，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子位置，并設計一種比較快速的轉子初始檢測方法。 軟件方面，采用結構化語言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合構成“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
上傳用戶：327000306
隨著現(xiàn)代電機技術、現(xiàn)代電力電子技術、微電子技術、控制技術及計算機技術等支撐技術的快速發(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構堅固，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的發(fā)展方向。 首先，本文結合大量的文獻資料，總結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子磁場定向的矢量控制原理，建立其相應的控制方程。結合空間矢量脈寬調(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
無刷直流電機具有體積小、重量輕、效率高和轉動慣量小等優(yōu)點，另外它還具有和直流電機一樣的調(diào)速特性，而沒有直流電機復雜的機械換相設備，所以被廣泛應用于伺服控制、數(shù)控機床、機器人等工業(yè)領域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。因此，研究具有響應速度快、調(diào)節(jié)能力強、控制精度高的無刷直流電機控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 直接轉矩控制是一種高性能的電機控制方法，它已經(jīng)成熟的應用在感應電機和永磁同步電機上，實現(xiàn)了優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)響應特性。本文通過大量的文獻資料閱讀，對無刷直流電機及其相關技術的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個比較全面的理解，在此基礎上，詳細分析了無刷直流電機的數(shù)學模型，并提出了一套相應的直接轉矩控制方案，建立了仿真和試驗平臺，進行了仿真分析和實驗研究，獲得了有價值的研究成果。 本文的主要研究內(nèi)容包括： (1)詳細分析了無刷直流電機的運行機理和數(shù)學模型，在此基礎上闡述無刷直流電機直接轉矩控制的基本控制機理，包括基于逆變器二二導通模式的空間電壓矢量的定義和針對無刷直流電機具有非正弦波反電動勢這一特點而推導的轉矩計算公式等。 (2)提出了一套無刷直流電機直接轉矩控制的具體實施方案，并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的無刷直流電機直接轉矩控制的仿真模型，對所提出的控制方案進行了仿真分析。仿真結果驗證了該方案在理論上的可行性。 (3)在理論研究的基礎之上，設計研制了一套基于DSP+IPM的無刷直流電機直接轉矩控制實驗系統(tǒng)，編寫了控制程序軟件，進行了無刷直流電機直接轉矩控制的實驗。實驗結果達到了預期的要求，證實了直接轉矩控制在改善無刷直流電機動態(tài)調(diào)速性能上的優(yōu)勢。 本論文開展了繼異步電機和永磁同步電機之后對無刷直流電機實現(xiàn)直接轉矩控制的探索性研究工作。通過理論分析、計算機仿真和實驗得出了一些有意義的經(jīng)驗和結論，為課題的進一步深入開展奠定了基礎。
上傳時間： 2013-07-11
上傳用戶：再見大盤雞
直接轉矩控制技術在電力機車牽引、汽車工業(yè)以及家用電器等工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。在運動控制系統(tǒng)中，直接轉矩控制作為一種新型的交流調(diào)速技術，其控制思想新穎、控制結構簡單、控制手段直接、轉矩響應迅速，正在運動控制領域中發(fā)揮著巨大的作用。雖然直接轉矩控制的優(yōu)勢是矢量控制所不能實現(xiàn)的，但是直接轉矩控制依然存在一系列不能忽視的問題。直接轉矩控制采用兩點式轉矩和磁鏈滯環(huán)控制器，使轉矩和磁鏈被控制在給定值的一定范圍以內(nèi)，這種控制方法不可避免地帶來電機輸出轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定等問題。直接轉矩控制采用定子磁鏈定向，只用便于測量的定子電阻來估計定子磁鏈，這樣在低速運行時會帶來磁鏈估計的誤差。雖然在全速范圍內(nèi)估計定子磁鏈運用低速時采用的電流-轉速模型和高速時采用的電壓-電流模型的合成模型，即電壓-轉速模型，然而兩種模型的平滑切換又是一個新的問題。直接轉矩控制在基頻以下調(diào)速的理論和應用已經(jīng)實現(xiàn)，在基頻以上的弱磁調(diào)速范圍內(nèi)的理論和應用還需要進一步的研究。 為了解決這些問題，本文針對異步電動機在兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型，對傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)和兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)進行了研究。在傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)中，詳細討論了定子磁鏈估計的三種基本模型，設計了定子磁鏈估計的加權模型，使電機在全速運行的范圍內(nèi)都能夠得到準確的定子磁鏈。針對轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定的問題，本文設計了兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)。在基于占空比控制的直接轉矩控制系統(tǒng)中，通過對一個采樣周期內(nèi)非零電壓矢量作用時間占采樣周期的占空比的優(yōu)化，解決了轉矩脈動過大的問題；在一個采樣周期內(nèi)，從非零電壓矢量到零電壓矢量的轉換只有一次，實現(xiàn)了開關頻率的恒定。在基于滑模變結構的直接轉矩控制系統(tǒng)中，本文設計了轉矩和磁鏈滑模變結構控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)中的轉矩和磁鏈滯環(huán)控制器；運用空間矢量脈寬調(diào)制技術，實現(xiàn)了開關頻率的恒定。本文把傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)和兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)擴展到基頻以上的弱磁范圍內(nèi)的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)中，對其進行了相關研究。 為了驗證上述各種控制系統(tǒng)的正確性和有效性，本文采用Matlab/Simulink仿真軟件對其進行了仿真驗證。針對傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)，對定子磁鏈估計的加權模型進行了仿真驗證。仿真結果表明所設計的定子磁鏈的加權模型能夠在電機運行的全速范圍內(nèi)準確地估計定子磁鏈。針對基于占空比控制的直接轉矩控制系統(tǒng)和基于滑模變結構的直接轉矩控制系統(tǒng)，本文分別對負載轉矩有擾動和無擾動、給定轉速為恒定值和不為恒定值四種情況進行了仿真驗證，并分別和傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)的仿真結果進行了對比。仿真結果表明，兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)均能有效的減小轉矩脈動和轉速的穩(wěn)態(tài)誤差。針對電機運行在基頻以上的弱磁調(diào)速情形，本文運用三種不同的直接轉矩控制方法分別進行了仿真驗證。仿真結果表明，兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)依然優(yōu)于傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)，依然能夠減小轉矩脈動和轉速的穩(wěn)態(tài)誤差。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：253189838
跑步運動是人們喜愛的運動方式之一，借助電動跑步機進行跑步運動簡單方便，已成為新的運動時尚。電動跑步機已經(jīng)成為一種大眾健身器材，市場前景極為廣闊。 目前電動跑步機大多采用有刷直流電動機或交流變頻電機作為驅(qū)動電機，本文研究采用外轉子直接驅(qū)動無刷直流電動機的電動跑步機。其主要優(yōu)點在于：一是省去了傳統(tǒng)電動跑步機的減速機構，系統(tǒng)結構簡單，運行可靠，效率高；二是無刷電機驅(qū)動具有優(yōu)良的調(diào)速和控制性能，可以提升電動跑步機品質(zhì)，實現(xiàn)智能化；三是無刷電機驅(qū)動性價比高，更具市場競爭力。因此，進行電動跑步機外轉子無刷直流電動機驅(qū)動及控制系統(tǒng)的研究具有較高的理論意義和工程實用價值。 本文首先綜述了電動跑步機及其電機驅(qū)動的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及外轉子無刷計特點、分數(shù)槽繞組及其控制器；應用電機磁場有限元軟件MAGNEFORCE研究了不同極/槽配合無刷電機的磁場分布和不同極弧系數(shù)對電機性能的影響；在此基礎上試制了電動跑步機外轉子無刷直流電動機樣機并進行初步性能試驗；運用MATLAB對外轉子無刷直流電動機進行系統(tǒng)仿真分析。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：dct灬fdc
在實際應用中，對永磁同步電機控制精度的要求越來越高。尤其是在機器人、航空航天、精密電子儀器等對電機性能要求較高的領域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機性能優(yōu)劣的重要指標。傳統(tǒng)電機系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質(zhì)上是一種線性控制，若被控對象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會使得線性常參數(shù)的PID控制器無法保持設計時的性能指標；在確定PID參數(shù)的過程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實際電機系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時變及建模過程復雜等特點，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動態(tài)品質(zhì)與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機是典型的多變量、參數(shù)時變的非線性控制對象。先進控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應用的發(fā)展與深入，為控制復雜的永磁同步電機系統(tǒng)開辟了嶄新的途徑。由于先進控制方法擺脫了對控制對象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機控制已成為一個必然的趨勢。本文根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)目標的不同，選取相應的先進控制方法，并與PID控制相結合，對永磁同步電機各方面性能進行有針對性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達到對永磁同步電機進行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機和方波永磁同步電機的運行特點及控制機理，通過建立數(shù)學模型，對相應的控制系統(tǒng)進行了整體分析。針對永磁同步電機非線性、強耦合的特點，設計了矢量控制方式下的永磁同步電機閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡和人工免疫等多種先進控制方法應用于永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動系統(tǒng)的控制器設計中，以滿足不同控制系統(tǒng)對電機動、靜態(tài)性能的要求以及對調(diào)速性能或跟隨性能的側重。實驗結果表明，采用先進控制方法的永磁同步電機具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結果驗證了先進控制方法應用于永磁同步電機性能優(yōu)化的有效性和實用性。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：shinesyh
永磁同步電機(PMSM)因其無需勵磁電流、運行效率和功率密度高,在交流調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛的應用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉子位置和速度信號來實現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機械式傳感器來檢測轉子位置和轉速,但是機械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術成為永磁同步電機控制中的熱點問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對電機參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個問題,而采用高頻信號注入法實現(xiàn)轉子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。主要做了如下的工作： 首先詳細介紹了永磁同步電機三種基本結構,在建立了旋轉坐標系下永磁同步電機數(shù)學模型的基礎上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機矢量控制的基礎上詳細討論了旋轉高頻電壓信號注入法與脈振高頻電壓信號注入法提取轉子位置的基本原理,并在此基礎上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個永磁同步電機無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進行了仿真研究,仿真結果驗證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號處理器DSP芯片TMS320F2812,實現(xiàn)了基于脈振高頻信號注入法的永磁同步電機無速度/位置傳感器的實驗運行,實驗結果驗證了這種方法適合于低速運行,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：Neal917
由于永磁無刷直流電機既具備交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又兼有普通有刷直流電機調(diào)速特性好、運行效率高的優(yōu)點，因此它在當今國民經(jīng)濟各個領域得到了越來越廣泛的應用。本文對基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了設計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機的產(chǎn)生、發(fā)展歷程，介紹了目前的熱點研究方向和最新研究成果。 第二章對無刷直流電機的組成環(huán)節(jié)、結構、工作原理、運行特性進行了分析，并且建立了無刷直流電機的數(shù)學模型，對其控制方法進行了討論。同時，DSP控制器由于其高速的處理能力和豐富的片上資源，已經(jīng)廣泛的應用于電機控制領域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結構和性能，提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案，并且對系統(tǒng)的相關環(huán)節(jié)進行了討論和分析。 第四、五兩章分別完成了硬件和軟件的設計。此系統(tǒng)是基于PWM技術和PID算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。硬件電路包括了控制電路、主電路、檢測電路、保護電路幾個部分；軟件采用模塊化的編程思想，編制了各程序模塊的控制流程圖，并論述了其實現(xiàn)方面的若干問題。 第六章給出了系統(tǒng)的仿真實驗結果及分析。 第七章對全文內(nèi)容進行了總結，并對無刷直流電機控制系統(tǒng)提出了展望。
標簽： DSP 無刷直流電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：xiaoxiang
高壓變頻調(diào)速技術節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓撲形式。三電平逆變器能降低功率器件耐壓要求、降低諧波含量，普遍地采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制的控制策略。將DSP數(shù)字控制技術應用于三電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結構，提高系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓撲結構和控制策略，并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結構和電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的實現(xiàn)方法。在此基礎上，通過對逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學模型。并提出了一種能控制逆變器直流側電容中點電位平衡并且能降低開關損耗的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。 本文在綜述人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術的基礎上，提出一種基于復合人工神經(jīng)網(wǎng)絡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡的快速并行處理能力、學習能力，縮短了計算時間，降低了由控制延時引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環(huán)境下，結合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結果證明了基于復合人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法的可行性。 本文進行了三電平逆變器的主電路、開關器件驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路和保護電路等的設計。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關多，驅(qū)動信號不能共地的特點，本文設計一種利用光耦隔離驅(qū)動功率開關器件的驅(qū)動保護電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實時保護功率開關器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺，實現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時間： 2013-07-07
上傳用戶：natopsi
隨著永磁同步電機在許多領域得到廣泛應用，對永磁同步電機的研究成為一種必然的發(fā)展趨勢，具有實際的意義和價值。本文采用TI公司專用于電機控制的TMS320F240型數(shù)字信號處理器作為核心，開發(fā)了全數(shù)字化的永磁同步電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的軟件，并在改進的清華電機控制試驗平臺上進行了帶機試驗，結果驗證了系統(tǒng)設計方案的可行性。 本文首先深入的研究了永磁同步電機的矢量控制理論，建立了永磁同步電機數(shù)學模型，并在此基礎上討論了永磁同步電機的矢量控制調(diào)速方案；然后，以清華電機控制試驗平臺為基礎介紹了控制系統(tǒng)硬件結構，其中主要論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設計和調(diào)試。在硬件的基礎上，軟件采用匯編語言編程，實現(xiàn)了轉速和電流雙閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序和PWM下溢中斷處理程序流程圖，永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉子相位的初始化、電流采樣、速度位置采樣、矢量坐標變換、sinθ、cosθ值生成、PI調(diào)節(jié)、空間電壓矢量(SVPWM)模塊等都是在PWM下溢中斷服務子程序中完成的。為達到數(shù)值的統(tǒng)一，對軟件中所采用的參數(shù)進行了定標。最后在基于硬件平臺的基礎上，對軟件進行帶機調(diào)試，試驗表明電機能快速響應并跟蹤給定轉速，從而證明整個系統(tǒng)設計的正確性。 另外，本文還在MATLAB／SIMULINK的基礎上，建立采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器的永磁同步電機的仿真模型，仿真結果表明：該控制系統(tǒng)具有較好的位置響應和抗干擾能力強。 在論文的最后，對全文的工作做了總結。
標簽： DSP 永磁同步電動機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
上傳用戶：er1219
