论文部分内容阅读
随着现代工业的不断发展,伺服系统的应用日益广泛,对其性能的要求也越来越高。特别是在导航系统、雷达天线、数控机床、机器人等领域,要求伺服系统具有高速、高精度、高可靠性和较强的抗干扰能力。全数字控制能够使系统获得高精度和高可靠性,而且具有较强的抗干扰能力和极好的柔性。数字信号处理(DSP)技术的发展为实现全数字控制奠定了基础;永磁同步电机则更适用于高性能的运动控制场合;总线化是工业控制系统的一个发展方向,基于CAN(Controller Area Network)总线的伺服系统在适用范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面有明显的优越性。因此研究基于CAN总线的数字伺服系统具有重要意义。 本文的主要内容包括以下几个方面: (1) 分析了伺服系统和永磁同步电机的数学模型,对空间矢量控制做了系统的研究,给出了空间矢量控制的DSP实现方法。 (2) 给出了伺服控制器的硬件设计,选用美国TI公司专门为数字运动和电机控制推出的DSP控制器TMS320LF2407来实现交流伺服系统。系统的硬件电路设计包括:DSP外围扩展电路、功率驱动电路、电流和速度检测以及CAN接口电路。采用电磁隔离霍尔元件进行电流检测,采用了IGBT CPV363M4K模块组成逆变桥来实现功率主回路直流到交流的逆变。 (3) 给出了交流伺服系统的全闭环软件实现方案。开发了CAN通讯模块子程序。闭环程序由主程序和中断服务程序组成,在中断服务程序中进行电流环和速度环的调节。 (4) 系统采用了软件集成开发环境CC(Code Composer)进行了软件编程,并通过中泰康的DSP硬件仿真器与Technosoft开发系统进行了硬件调试。实验表明:双闭环的永磁数字交流伺服系统拥有很高的速度和位置控制性能。 (5) 研究了数字伺服系统的PID控制及其改进算法控制策略。采用最