基于FPGA的多軸伺服電機控制技術及其應用研究.pdf

1、本文研究的對象是使用 FPGA控制平臺實現(xiàn)多軸永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng)。多軸電機控制是指利用一個控制單元實現(xiàn)多個運動單元的控制，是機器人領域的重要發(fā)展趨勢。隨著FPGA控制技術的發(fā)展，多軸控制的瓶頸得以解決。
　　本文的研究重點為無傳感器控制的實現(xiàn)。傳統(tǒng)的有傳感器控制需要依靠編碼器或者旋轉變壓器檢測轉子的速度和角度，不但增加了系統(tǒng)的體積和成本，系統(tǒng)可靠性也大幅度降低。無傳感器控制是通過檢測電機定子電壓、電流等信號，經過一定的算法

2、處理后得出轉子相關信息，完成矢量控制的閉環(huán)控制。
　　首先，本文永磁同步電機的數(shù)學模型，采用id＝0的控制策略完成矢量控制。分別從SVPWM的原理實現(xiàn)和工程實現(xiàn)步驟兩方面詳細介紹了SVPWM的實現(xiàn)，并利用Matlab/Simulink仿真平臺對其進行了驗證。
　　其次，對無傳感器控制技術在中高速段對傳統(tǒng)的滑模觀測器進行了改進，使用sigmoid函數(shù)代替sign函數(shù)，削弱了抖振。深入研究了電流閉環(huán)的I-f啟動策略，仿真結果表明

3、，I-f啟動和基于改進后的滑模觀測器無傳感器控制方法能夠可靠運行，具有良好的動態(tài)性能和抗負載擾動能力。
　　然后基于Actel FPGA和電機控制專用IP核，實現(xiàn)了雙軸電機的矢量控制系統(tǒng)。并調用Smartfusion2內嵌的ARM Cortex-M3處理器，使用C語言編寫I-f啟動和改進后的滑模觀測器實現(xiàn)代碼，并對各模塊進行仿真分析。
　　最后設計了雙軸驅動系統(tǒng)硬件，包括FPGA控制板和功率驅動板。
　　通過大量的仿真