一種工程無PG式的電磁減速型PMSM伺服控制及應(yīng)用.pdf

1、傳統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)均采用帶PG的伺服驅(qū)動器+減速器的結(jié)構(gòu)方案，減速器的存在易造成系統(tǒng)傳動效率降低、體積大、成本高等問題，而配置高性能的光電編碼器不僅價(jià)格昂貴，而且還降低系統(tǒng)可靠性。本文在研究無需機(jī)械減速器、直接驅(qū)動式的永磁低速同步電動機(jī)數(shù)學(xué)模型和控制理論的基礎(chǔ)上，對改善直接轉(zhuǎn)矩控制的低速性能、工程無PG控制、電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)方法及嵌入式多任務(wù)實(shí)現(xiàn)方法等進(jìn)行深入的研究，并完成電磁減速型PMSM伺服系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。
　　 首先，本文

2、從永磁同步電動機(jī)(PMSM)基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型出發(fā)，分析了永磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理。討論了電壓空間矢量在直接轉(zhuǎn)矩控制中的作用與方法，并分析了基本DTC方案中存在的問題。
　　 其次，針對基本DTC控制存在轉(zhuǎn)矩脈動大、控制性能受電機(jī)參數(shù)影響大等問題，采用空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制(SVM-DTC)方案來改善系統(tǒng)動、靜態(tài)性能，其算法實(shí)現(xiàn)包括電壓矢量的生成和空間電壓矢量調(diào)制。接著，通過分析常用轉(zhuǎn)速估計(jì)算法的原理及各自存

3、在的問題，探討了一種基于瞬時(shí)負(fù)載角檢測的速度估計(jì)方法，在自學(xué)習(xí)模式下，通過與接近開關(guān)測得的角速度比較，對轉(zhuǎn)速估計(jì)算式進(jìn)行電機(jī)參數(shù)修正，實(shí)現(xiàn)工程無PG控制。本文還研究了基于初始接近開關(guān)信息及電壓、電流信號融合的電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)方法，提高無PG觀測的精度與控制性能。然后，在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下對電磁減速型PMSM的基本DTC和SVM-DTC控制策略進(jìn)行建模和仿真。結(jié)果表明，SVM-DTC在改善電磁轉(zhuǎn)矩脈動、低速平穩(wěn)性方面具

4、有良好的效果。
　　 最后，論文實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式技術(shù)的多任務(wù)電磁減速型PMSM伺服系統(tǒng)的控制方案，完成了該伺服系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。硬件部分主要以ColdFire系列32微控制器MCF52235為核心，對控制器最小系統(tǒng)、信號采樣模塊、基于軟開關(guān)逆變電路、信號驅(qū)動和保護(hù)電路及系統(tǒng)輔助電源等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析。軟件部分采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行軟件模塊化設(shè)計(jì)，并成功將μC/OS-Ⅱ移植到MCF52235微控制器中。將伺服系統(tǒng)軟件分