永磁同步电机伺服系统的设计与实现

【摘要】随着控制技术的不断进步和市场需求的不断增加，近年以来高性能的交流伺服系统越来越多地被应用到生产和生活中的各个领域，直流伺服系统和步进伺服系统因此被逐渐淘汰。作为直接控制电机的伺服驱动器，其性能的优劣完全决定着整套控制系统，性能优秀的伺服控制器可以有更快的响应时间和更小的调整误差，还有更高的速度控制范围和位置控制精度，可以极大地提高生产效率和生产精度。本文首先介绍了电机伺服系统的发展概况，以及其基本组成部分，还有区别于其他调速系统的显著特点，并详细阐述了一种高性能的控制方式，推导了控制方式中需要用到的各种变换。其次在理论的基础上，设计并仿真了整个伺服控制系统，给出了仿真结果。最后在理论和仿真的基础上，再设计了整套系统的硬件方案和软件程序，并进行了详细调试，得到实验结果。本文所做的具体工作包括以下几点：(1)学习了矢量控制算法，在详细分析和推导的基础上，给出了适合DSP处理器计算的CLARK变换、PARK变换和反PARK变换公式，并仔细分析了SVPWM占空比的运算。(2)用MATLAB/SIMULINK工具对矢量控制算法进行理论验证，并测试了对电机的控制性能。(3)采用DSP+IPM的构架，设计了一个交流伺服电机驱动器，为提高安全性对强弱电进行隔离，用IR2175芯片进行电流反馈。(4)设计了主体软件程序，包括主程序、系统中断程序和PWM中断程序，还分调试的不同阶段设计了调试程序，一步步将系统调试完成。(5)用VB设计了一个上位机，通过CAN总线和伺服电机驱动器进行实时数据的交换。经实验室测试，所设计的伺服电机驱动器电流环响应速度为1ms，速度环的调整范围可以从1r/min到3500r/min，精度达到1r/min，在空载情况下从0加速到1000r/min仅需30ms，基本达到了设计要求。
【作者】周光炎；
【导师】何志伟；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】交流伺服；矢量控制；DSP；永磁同步电机；

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