【摘 要】
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随着工业以太网和现场总线在自动化领域的广泛应用,将工业以太网运用于伺服系统已经成为现代伺服驱动器发展的重要趋势之一。EtherCAT总线因具有刷新周期短、高实时性和同步
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随着工业以太网和现场总线在自动化领域的广泛应用,将工业以太网运用于伺服系统已经成为现代伺服驱动器发展的重要趋势之一。EtherCAT总线因具有刷新周期短、高实时性和同步性得到越来越广泛的应用。本文在研究实时工业以太网的基础上,将EtherCAT通信应用于伺服系统,设计了一套支持EtherCAT通讯的伺服驱动器。1.介绍了课题研究的背景及伺服控制系统现状,工业以太网技术的发展及对高性能伺服控制系统的影响,并介绍了 EtherCAT技术的主要特点以及国内外发展现状。2.分析了永磁同步电机在三相静止坐标下的数学模型和在dq轴坐标系的数学模型,介绍了电机系统转动惯量与摩擦系数的估计方法,编写了转动惯量与摩擦系数估计算法并以400W台达电机为实验对象进行验证,建立了交流伺服系统的模型。3.设计了交流伺服驱动器的硬件电路,包括基于STM32芯片的系统主控制电路、功率驱动电路、EtherCAT通信接口电路、触摸人机交互电路等。4.设计了交流伺服驱动器的算法程序,主要包括伺服驱动程序中电流环、速度环、位置环、电机转速检测、电机转子初始位置检测、负载估计前馈补偿以及LAN9252通信等程序。5.基于CoDeSys平台上搭建了伺服驱动器的测试实验装置,对伺服驱动器的启动、加载、位置跟踪性能和EtherCAT的通信性能进行了测试,实验结果表明伺服系统软硬件设计的正确性。
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