基于CPCI总线的交流伺服控制系统软件设计

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近年来交流伺服控制系统在航空航天、国防、工业自动化等领域的需求急剧增加,许多新的控制算法被应用于伺服控制系统中,随着这些控制算法的日益复杂,为实现电机的实时控制,需要在足够短的时间内完成大量的分析判断和数据处理。传统的以单一微处理器或专用芯片为核心的伺服控制器的数据计算能力有限,很难在处理大量数据、复杂算法时保证系统的实时性和可靠性。为完成大量的复杂控制运算,不断提高伺服系统的性能,就必须开发出更高性能的伺服控制器,这是目前伺服控制领域的主要工作。   本文介绍了一种基于CPCI总线的交流伺服控制系统的整体结构框架,设计并实现了本系统的软件部分,包括VxWorks软件开发平台的建立和人机交互界面的设计,详细介绍了BSP的创建过程,PCI接口芯片9054驱动程序开发,双口RAM触发中断实现微秒级定时,使用WindML开发人机交互界面。   然后对永磁同步电动机在dq坐标系下的数学模型和控制原理进行了说明,并且建立了交流永磁伺服系统的MATLAB仿真模型。针对传统PID控制无法实现控制参数自整定的缺点,引入了智能PID控制概念,重点介绍了单神经元PID控制概念及其改进算法。在建立的永磁同步电机数学模型的基础上,设计采用改进型有监督Hebb学习规则的单神经元PID速度控制器,使用MATLAB软件进行了仿真研究。结果表明,采用单神经元PID速度控制器的调速系统在快速性、抗扰动性方均有明显改善。最后介绍了本系统的硬件平台,给出了速度环单神经元PI控制器下的实际速度曲线,验证了速度环部分控制算法移植是成功的。
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