基于TMS320F28335的2D數(shù)字伺服閥控制器的研究.pdf

1、2D數(shù)字伺服閥在結(jié)構(gòu)上應(yīng)用伺服螺旋機(jī)構(gòu)集導(dǎo)控級與主閥芯于單一閥芯上，具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快和抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點。電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為2D數(shù)字伺服閥的核心部件，它的性能在很大程度上決定了2D數(shù)字伺服閥的性能。因此對2D數(shù)字伺服閥電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究對2D數(shù)字伺服閥性能的提升具有很重要的意義。
　　本文以6通徑2D數(shù)字伺服閥及其控制器為研究對象。兩相混合式步進(jìn)電機(jī)作為2D數(shù)字伺服閥的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器，具有固有頻率高、可直接數(shù)字控制等優(yōu)點

2、，但存在著步距角分辨率低和容易失步等缺點，為了解決步進(jìn)電機(jī)存在的問題，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子在任意位置無失步的快速定位，本文在電流同步控制的基礎(chǔ)上提出了位置電流雙閉環(huán)控制思想。TMS320F28335具有計算速度快，內(nèi)存容量大，可以進(jìn)行浮點運(yùn)算等優(yōu)點，適用于應(yīng)用復(fù)雜控制規(guī)律的場合;DRV8432全橋驅(qū)動芯片具有驅(qū)動能力強(qiáng)、封裝小等優(yōu)點，非常適合電機(jī)控制應(yīng)用，因此本文以TMS320F28335為主控芯片和DRV8432為電機(jī)驅(qū)動芯片，進(jìn)行控制器的設(shè)

3、計，提高控制器的控制性能，使其具有體積小、集成度高和可靠性好等優(yōu)點，提升電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器和2D數(shù)字伺服閥的動靜態(tài)特性。具體的研究內(nèi)容和成果如下:
　　1.研究2D數(shù)字伺服閥閥體的結(jié)構(gòu)和工作原理，并通過數(shù)學(xué)分析建立2D數(shù)字伺服閥的數(shù)學(xué)模型。借助MATLAB對建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析，得到閥體的動靜態(tài)特性以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對其性能的影響。
　　2.研究2D數(shù)字伺服閥的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器（步進(jìn)電機(jī)）的分類和工作原理，通過數(shù)學(xué)分析建立兩相混合

4、式步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。分析了細(xì)分控制的優(yōu)缺點，提出了電流同步控制思想，并在電流同步控制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出位置電流雙閉環(huán)控制，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子無失步的快速位置定位，且兼具響應(yīng)速度快和控制精度高的優(yōu)點。在Simulink中建立電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的仿真模型并仿真分析，得到其頻寬為435Hz，階躍響應(yīng)時間為3.2ms。
　　3.以主控芯片TMS320F28335、全橋驅(qū)動芯片DRV8432、ACS712電流傳感器為主要芯片，進(jìn)行2D數(shù)字伺服閥控制

5、器的硬件設(shè)計，提高控制器的控制性能，使其具有體積小、集成度高和可靠性好等優(yōu)點;在CCS環(huán)境下，對主程序以及主要中斷子程序軟件編程，完成2D數(shù)字伺服閥控制器的設(shè)計。搭建電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的實驗平臺，經(jīng)實驗驗證，電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的滯環(huán)為2.5％，非線性度為1.6％，頻寬為250Hz，上升時間為5.3ms，靜動態(tài)特性良好。
　　4.搭建2D數(shù)字伺服閥的實驗平臺，經(jīng)實驗驗證，2D數(shù)字伺服閥的空載流量特性中滯環(huán)為4.96％，非線性度為3.37％，