基于V模型的伺服系统设计与实现

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chrisbye
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作为工业制造装备的执行机构,伺服系统性能直接决定着整个装备的控制性能。目前高性能伺服领域被国外厂家所垄断,研发具有自主知识产权的高速高精度的伺服系统具有重要意义。课题以数控系统中的伺服系统应用为背景,进行伺服系统开发。   通过对嵌入式软硬件协同设计技术和V模型的研究,开发了基于V模型的伺服系统开发方法,并用其指导整个伺服系统开发。进行伺服系统需求分析与需求确认,得到了伺服系统功能模块图,构造了系统框架;通过软硬件协同划分,对系统进行板级和芯片级设计,并进行芯片选型,确定了系统实现的硬件基础;在分析需求的基础上,采用电流环和速度环双闭环技术进行实现伺服系统,将位置环放在CNC控制器中实现;通过对PMSM和电机控制原理进行学习研究,确定采用FOC控制方法进行伺服控制的实现。   系统硬件实现分为两部分:强电功率部分采用沈阳高精数控的智能功率模板实现,弱电伺服控制板采用选定的IC芯片自行设计开发。伺服系统软件部分在MATLAB+CCS交叉编译环境中开发,在伺服软件开发V模型的指导下,采用从概念到代码生成技术和在回路测试技术,构造设计控制算法模型并分析仿真模型,并通过在回路调试和测试技术保证开发系统的质量。   伺服控制软件采用异步调度模式进行实现,由AD中断触发相关伺服控制算法程序,控制产生PWM脉冲以驱动电机。软件设计和调试完成后,伺服控制程序固化到FLASH中,并将弱电伺服控制板与强电智能功率模板装配起来,完成了整个伺服系统的设计开发。最后,课题采用硬件在回路测试技术完成了对伺服系统的系统测试工作。  
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