微小型高性能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì).pdf

1、針對(duì)國(guó)內(nèi)仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)高度依賴進(jìn)口，沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)了兩款低壓微小型高性能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器。文中介紹了永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的基本原理，給出了伺服驅(qū)動(dòng)器的硬件設(shè)計(jì)和控制策略，并對(duì)伺服系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　文中給出了伺服驅(qū)動(dòng)器的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，包括主電路、微控制器、電流采樣電路、過(guò)流保護(hù)電路等。I型驅(qū)動(dòng)器為立式安裝，占用面積小，其功率器件貼焊在一塊鋁基電路板上，保證了小空間內(nèi)功率器件的散熱；采用平面

2、變壓器和印刷線路板繞組技術(shù)，在很小的空間內(nèi)搭建一個(gè)反激變換器，提供多路隔離輸出電壓。II型驅(qū)動(dòng)器為臥式安裝，能提供較大的散熱面積，其功率器件的熱量通過(guò)電路板傳導(dǎo)到鋁制外殼上；采用級(jí)聯(lián)式降壓電路作為控制電源，空間更加緊湊，且紋波較小。電流采用電路的設(shè)計(jì)使得驅(qū)動(dòng)器即可以支持180o導(dǎo)通的正弦波驅(qū)動(dòng)方式，也能夠采取120o導(dǎo)通的方波驅(qū)動(dòng)方式。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了驅(qū)動(dòng)器的體積，提高了功率密度。
　　在搭建、調(diào)試硬件的基礎(chǔ)上，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的

3、電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)控制策略進(jìn)行了分析和計(jì)算。針對(duì)低壓伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了母線電壓波動(dòng)補(bǔ)償算法，通過(guò)主動(dòng)修正空間電壓矢量的作用時(shí)間，避免造成電流波動(dòng)。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了抗積分飽和的PID算法。通過(guò)仿真和測(cè)試說(shuō)明，這些措施能有效提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。
　　與國(guó)外同類產(chǎn)品在體積、重量、功率密度、定位精度與響應(yīng)速度、工作效率與溫升幾方面性能進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)比較說(shuō)明本文所設(shè)計(jì)的低壓小型高性能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器在主要性能指標(biāo)上已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平