永磁同步电机控制系统的DSP实现与实验研究

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永磁同步电机由于其具有结构简单,性能可靠,负载能力强,功率因数高等优点,被广泛应用到各种高精度的伺服控制系统中。同时,随着半导体技术的飞速发展,数字化已成为电机控制系统的主流趋势,适合于电机控制的数字信号处理器因为其控制灵活、智能化水平高、参数易修改、便于分布式控制的特点,已成为当今交流伺服系统发展的趋势。相对于传统PI控制,端口受控哈密顿系统具有控制精度高,可控制性强的优点,基于端口受控哈密顿方法的永磁同步电机速度控制系统,不仅能够提高系统的稳态性能、控制精度和响应速度快,同时也能有效抑制负载扰动。本课题以电机的矢量控制及端口受控哈密顿控制为理论基础,研究了永磁同步电机的数学模型,分析了永磁同步电机端口受控哈密顿系统的基本原理,论述了基于端口受控哈密顿控制的永磁同步电机速度控制系统实现的可行性。在控制系统的实际设计与实验平台搭建阶段,课题介绍了控制系统的主要电路,包括逆变电路、检测电路和以TMS320F2812为控制核心的控制电路等;在系统的软件设计中,描述了软件系统主要部分的程序流程,重点介绍了系统的中断流程的生成与输出,端口受控哈密顿算法实现,最后给出了永磁同步电机矢量控制系统软件实现的总体程序流程。最后,对控制系统进行运行调试,检测电机控制系统的电流、转速及转矩输出波形并同PI控制对比,对系统的控制性能进行分析与评价。经过实际调试后,基于DSP的永磁同步电机端口受控哈密顿控制,有着良好的转矩与速度响应,控制精度高,运行比较稳定,抗干扰能力强,基本达到了课题预期的效果。
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