基于TMS320F28335的2D數(shù)字伺服閥控制器的研究.pdf_第1頁(yè)
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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(jí)與主閥芯于單一閥芯上,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快和抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。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(duì)2D數(shù)字伺服閥電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究對(duì)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(duì)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(diǎn)

2、,但存在著步距角分辨率低和容易失步等缺點(diǎn),為了解決步進(jìn)電機(jī)存在的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子在任意位置無(wú)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(jì)算速度快,內(nèi)存容量大,可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn),適用于應(yīng)用復(fù)雜控制規(guī)律的場(chǎng)合;DRV8432全橋驅(qū)動(dòng)芯片具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、封裝小等優(yōu)點(diǎn),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(dòng)芯片,進(jìn)行控制器的設(shè)

3、計(jì),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(diǎn),提升電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器和2D數(shù)字伺服閥的動(dòng)靜態(tài)特性。具體的研究?jī)?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(guò)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(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析,得到閥體的動(dòng)靜態(tài)特性以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)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(lèi)和工作原理,通過(guò)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(diǎn),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(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)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(diǎn)。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(shí)間為3.2ms。
  3.以主控芯片TMS320F28335、全橋驅(qū)動(dòng)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(jì),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(diǎn);在CCS環(huán)境下,對(duì)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(jì)。搭建電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)間為5.3ms,靜動(dòng)態(tài)特性良好。
  4.搭建2D數(shù)字伺服閥的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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%,

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