永磁交流伺服系统多种位置检测与集成方法研究

【摘要】永磁交流伺服系统已广泛应用于多种行业，作为一个闭环控制系统，其位置反馈检测和电流反馈检测是伺服系统实现的一个重要反馈单元，信息检测的精度和响应速度在很大程度上影响了整个系统的性能。目前，随着伺服系统往更高性能更高精度方向的发展，寻求更高精度和响应的位置信息检测和电流信息检测方法成为了关键技术之一，本文对此展开了研究。首先建立了永磁同步电机在静止ABC坐标系和旋转dq坐标系下的动态数学模型，研究了id=0的转子磁场定向矢量控制方法和空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)。其次结合通用伺服原理框图概括地阐述了高性能永磁交流伺服系统位置检测和电流检测的重要性。绝对式编码器在系统上电就能读出转子的绝对位置，并不存在转子位置初始定位的问题，但对于增量式编码器，上电不能直接读出转子的绝对位置，采用id=0的转子磁场定向的矢量控制时，一旦上电定子电流矢量为任意方向，可能造成永磁同步电机电磁转矩很小甚至为0的情况，从而电机无法正常启动，因此，永磁同步电机转子初始位置定位具有重大意义。本文充分利用DSP的正交编码模块给出一种转子初始定位的方法。不同的工业应用场合对位置检测方式的要求也不同，增量式编码器具有结构简单、计算简单、抗干扰能力强、成本低等优点，适用于精度要求一般的场合；旋转变压器具有耐高温、耐湿度、抗冲击、抗干扰等优点，适用于一些环境较为恶劣的场合；对于伺服性能和精度要求很高的场合，国内部分厂家已经使用较高分辨率的绝对式串行编码器，由于是串行方式通信，其连线较为简单，并且位置检测精度高。为了能在不同的场合使用合适的位置检测方式，本文以CPLD作为DSP和编码器的接口。对多种位置检测方式进行了集成研究。电流检测作为永磁交流伺服系统重要的检测环节，提高其精度能提高整个伺服系统的性能和定位精度，本文对高精度电流检测做了详细的研究。在设计系统方案时，采用DSP+CPLD的结构，DSP主要负责完成id=0转子磁场定向的矢量控制算法，CPLD作为辅助控制器负责电流采样、位置信息采集、报警信号汇总等功能，DSP和CPLD之间在一定时间进行信息的交流。以多种位置检测方式集成为出发点，首先分别详细分析了基于2500线增量式编码器、旋转变压器、17位绝对式串行编码器的永磁交流伺服系统位置检测原理。在此基础上分析了多种位置检测集成技术研究，然后分析了高精度电流检测原理，接着分别设计了整体方案、硬件电路、软件程序并且进行了调试，采集并分析了波形，实验结果证明了方案的可行性。
【作者】胡东轩；
【导师】史伟民；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】交流伺服系统；位置检测；转子初始位置检测；高精度电流检测；CPLD；DSP；

【参考文献】
[1]白天.基于J2EE体系的农业专家系统平台的应用研究[D].合肥工业大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[2]颜蓓丽.陌生语言中的人名辨别[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[3]胡琳.色谱指纹图谱的智能聚类分析在中医湿证辨别方面的研究[D].东华大学,2004.
[4]李俊霖.10-HDA对G~+抑菌活性及机制的研究[D].齐鲁工业大学,发酵工程,2014,硕士.
[5]卫文慧1,郭叶2.基于BP神经网络的ZigBee无线定位边界效应优化[J].工矿自动化,2014,11:.
[6]勇志军.2012年伦敦残奥会中国体育代表团竞技实力解析[D].天津体育学院,运动训练（专业学位）,2014,硕士.
[7]孟凡达.两种疗法对恢复期贝尔氏麻痹血瘀证的临床疗效对比研究[D].云南中医学院,针灸推拿学（专业学位）,2012,硕士.
[8]何东冉.几种成核剂与反成核剂对聚乳酸结晶行为的影响[D].郑州大学,2014.
[9]林丰平,陈章和,陈兆平,张德明.高CO_2浓度下豆科4种乔木幼苗的生理生化反应[J].植物生态学报,1999,03:29-36.
[10]刘星光,董晓峰,刘颜欣.中国主要城市宜居性发展的地域差异研究[J].干旱区地理,2014,06:1281-1290.
[11]江红.物流系统资源整合模式研究[D].长安大学,2004.
[12]刘静.微时代语境下独立学院学生党建工作的创新路径研究[D].湖北工业大学,思想政治教育,2013,硕士.
[13]刘剑锋,胡文宝,胡祥云.二维大地电磁资料的差分蚁群法反演[J].石油地球物理勘探,2015,03:548-555+7-8.
[14]杨澜.天津华侨城交通影响分析[D].天津大学,公共管理,2013,硕士.
[15]杨成杰.农村题材电视剧“东北现象”研究[D].四川外国语大学,文艺学,2013,硕士.
[16]朱金艳.基于博弈论的无线体域网功率控制问题的研究[D].宁夏大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[17]张少敏.面向Mobile 3DTV立体视频的错误隐藏技术研究[D].宁波大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[18]梁玉机.H公司绩效管理研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[19]张元生.机载定向红外对抗系统的最新进展[J].电光与控制,2014,12:53-56.
[20]林锦彦.新型甲型H1N1流感分子流行特征、超额死亡及免疫预防策略研究[D].南方医科大学,流行病学与卫生统计学,2014,博士.
[21]高治红.天津港A集装箱码头新服务模式研究与构建[D].河北工业大学,工商管理,2013,硕士.
[22]钱婷贤.活动期类风湿关节炎关节疼痛中医外治优化方案研究[D].北京中医药大学,中医学,2013,硕士.
[23]汪玉霞.“我想我自由了”[D].安徽大学,英语语言文学,2004,硕士.
[24]王乃超.Cu@SiO_2纳米复合材料的催化性能[D].大连理工大学,精细化工,2013,硕士.
[25]莫少言.孙氏手术治疗Standford A型急性主动脉夹层术后早期并发症及危险因素分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[26]谢凤.四种维度碳纳米微粒的润滑性能研究[D].中国矿业大学,2014.
[27]辛纪者.章草形体艺术美研究[D].渤海大学,美术学,2014,硕士.
[28]杨丽丽,耿保友.Co/Ni(OH)_2纳米六方薄片的制备及其电化学阻抗研究[A].中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所、中国颗粒学会超微颗粒专业委员会、中国地质大学（武汉）、台湾大同大学、台湾大学.中国颗粒学会超微颗粒专委会2013年年会暨第八届海峡两岸超微颗粒学术研讨会论文集[C].中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所、中国颗粒学会超微颗粒专业委员会、中国地质大学（武汉）、台湾大同大学、台湾大学:,2013:1.
[29]于长河.日新月异的鞍钢异型钢管厂[J].鞍钢技术.1993(09)
[30]安怀杰.全抗体在CHO细胞的高效表达[D].中国人民解放军军事医学科学院,遗传学,2004,硕士.
[31]李青芯,孙宏斌,王晶,张伯明,吴文传,郭庆来.变电站—调度中心两级分布式状态估计[J].电力系统自动化,2012,07:44-50+91.
[32]马国.论对我国民事再审程序的反思与完善[D].吉林大学,法律,2004,硕士.
[33]荣玮.抗全蚀转SN1及PvPGIP2基因小麦的功能鉴定[D].中南林业科技大学,分子遗传学,2014,硕士.
[34]陈健,朱蔚恒,印鉴.具有数据挖掘功能的网上购书系统设计与实现[J].计算机工程与应用,2002,10:224-226.
[35]詹晗.中国内地社会工作硕士教育（MSW）反思与展望[D].南京大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[36]谢敏.经济全球化背景下的中资保险公司营销策略研究[D].清华大学,行政管理,2003,硕士.
[37]夏青.针药结合治疗老年性痴呆—肾虚髓消型的临床观察[D].黑龙江中医药大学,针灸推拿学,2013,硕士.
[38]孙文.个性化数字图书馆的研究与开发[D].西安电子科技大学,2005.
[39]陈灿红.父母教养方式对初中生责任心的影响：移情的中介作用[D].湖南师范大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[40]任小孟,王源升,何特.Hummers法合成石墨烯的关键工艺及反应机理[J].材料工程,2013,01:1-5+44.
[41]高明,刘彦清,王菲,吕宏.偏振部分相干激光波束在湍流大气中传输的扩展和漂移[J].光子学报.
[42]刘涛.交通运输统计分析的实际工程系统设计与实现[D].北京交通大学,2014.
[43]何翔,王长甫.现代海战中的水文气象预报[J].中国科技月报.1998(03)
[44]张慧丽.魏晋南北朝士人自我意识的再认识[D].首都师范大学,文艺学,2003,硕士.
[45]陈思思.民事检察建议制度研究[D].内蒙古大学,诉讼法学,2014,硕士.
[46]熊亚亚.有氧运动对胰岛素抵抗大鼠脾树突状细胞影响的研究[D].西安体育学院,运动人体科学,2013,硕士.
[47]刘倩.公共教育学课教师专业态度对其教学效果的影响研究[D].河北师范大学,教育经济与管理,2012,硕士.
[48]张钰元,祖跃之.轧制生产过程检测仪表一览表[J].冶金自动化,1982,04:53-57.
[49]俞立,唐俊淮,陈军统.一种基于观测范围约束的改进EKF-SLAM算法[J].浙江工业大学学报,2014,05:566-571.
[50]张玉华.北京西山黄土高分辨率释光测年研究[D].首都师范大学,自然地理学,2004,硕士.