【摘 要】
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近年来,新发展理念推动工业生产制造向高质量发展行进,中国的制造业从粗犷式的增长形式逐步开始转型。永磁伺服系统凭借精度好,运行可靠,结构简单等优点,成为工业控制中的中流砥柱。针对水晶制造业,在切割打磨水晶时需要响应快速且稳定的永磁伺服系统,电流控制作为系统最内环的控制,其电流采样精度及响应时间与整个永磁伺服系统的性能直接挂钩。本文先简要介绍了永磁同步电机的基本结构,并依据坐标变换原理在不同坐标系下建
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近年来,新发展理念推动工业生产制造向高质量发展行进,中国的制造业从粗犷式的增长形式逐步开始转型。永磁伺服系统凭借精度好,运行可靠,结构简单等优点,成为工业控制中的中流砥柱。针对水晶制造业,在切割打磨水晶时需要响应快速且稳定的永磁伺服系统,电流控制作为系统最内环的控制,其电流采样精度及响应时间与整个永磁伺服系统的性能直接挂钩。本文先简要介绍了永磁同步电机的基本结构,并依据坐标变换原理在不同坐标系下建立了数学模型。依据电机在同步旋转坐标系下的数学模型,采用常见的4)=0矢量控制策略,在Matlab/Simulink中搭建永磁伺服系统模型进行仿真。仿真结果表明电机在负载或转速突变时虽然完成了静态解耦,最终达到稳态,但(9轴电流之间仍然存在动态耦合,导致电流控制器的响应速度变慢。因此本文在传统电流PI调节器中引入动态解耦控制策略来改善上述情况,通过在仿真中对比电流反馈解耦控制策略及偏差解耦控制策略,发现偏差解耦控制策略对参数依赖性较电流反馈控制策略低,且鲁棒性较好,能有效减少电流控制器(9轴电流之间的动态耦合。在永磁伺服系统的仿真基础之上,对实现电流控制器的相关软硬件进行了设计和分析。硬件设计主要包括IPM功率驱动电路、电机相电流采样电路、母线电压采样电路、保护电路。针对不同的采样精度要求,母线电压采样采用传统逐次逼近型采样电路以降低成本,相电流采用Delta-Sigma型采样电路从而提高电流采样精度,提升电流控制器的响应速度。软件部分在分析了整体软件架构的基础上,重点对定时器中断中的各个程序功能模块做了介绍和分析,包括电流电压的采样,SVPWM算法以及电流控制器。其中电流调节器中引入了偏差解耦控制策略,以减少(9轴的动态耦合,并在调节器输出加入母线电压补偿项,提升电流控制器的鲁棒性。最终通过测试验证了电流控制器有较好的输出及跟踪特性,并证明了电流调节器动态解耦策略的有效性,为整个伺服系统的控制性能奠定了优良的基础。
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