交流伺服控制计算仿真的研究及试验平台搭建

论文摘要

随着人们对高性能交流伺服产品需求的不断增大,基于单片机的交流伺服控制技术得到越来越广泛的应用。数字化的交流伺服系统是靠软件完成控制计算来支持闭环控制的,它的控制计算程序直接决定了系统的控制质量。因此在开发控制计算程序时,程序需要经过反复的、严格的测试验证。但是由于目前交流伺服系统的控制计算程序一般都需要带硬件测试,这就导致了系统的开发周期长、效率低、成本高,不利于当前激烈的市场竞争。本论文的目的在于提出一种多周期闭环的控制计算仿真方法,为改善当前控制计算程序测试状况进行一种有益的探索。论文提出了将系统的控制计算程序与受控对象程序模块一并构成多周期闭环的仿真运行,以实现控制计算程序脱离硬件的测试。它的实现过程是:先对控制计算程序代码进行预处理,接着提取程序代码的结构信息和变量信息,最后利用提取的信息模拟代码做控制计算,并调用受控对象程序模块,得到反馈信号变量的实时值,实现多周期闭环的控制计算仿真。该方法的实现将大大缩短交流伺服系统的开发周期和降低开发成本,因此具有很强研究和实际应用价值。论文还搭建了一套完整的交流伺服试验系统,该系统是以NEC公司V850系列UPD70F3184型号单片机为核心的永磁交流伺服系统。该系统的搭建不仅为论文提出的控制计算仿真方法的可行性验证提供了试验平台,同时也使作者加强了对交流伺服系统的认识。对交流伺服系统的研究和总结为本课题控制计算仿真的实现提供理论依据。在以上工作的基础上,本文基于Visual C++实现一套可对交流伺服系统的控制计算程序进行多周期闭环仿真运行的软件基础框架,并用交流伺服试验系统验证了其实现方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 伺服控制计算程序的特点
• 1.1.2 伺服控制计算程序开发存在的问题
• 1.1.3 课题的研究意义
• 1.2 交流伺服系统的介绍
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 课题的研究目的
• 1.5 课题的研究内容
• 第2章 交流伺服系统试验平台的搭建
• 2.1 交流伺服系统的硬件组成
• 2.1.1 系统整体结构及其工作原理
• 2.1.2 主控板的功能及其主要构成
• 2.1.3 功率板的功能及其主要构成
• 2.1.4 电源板的功能及其主要构成
• 2.1.5 永磁同步电机
• 2.2 系统的控制方案
• 2.2.1 系统的控制框图及其工作原理
• 2.2.2 矢量控制的应用
• 2.2.3 数字调节器设计
• 2.3 系统的控制计算程序
• 2.3.1 系统的单片机程序
• 2.3.2 控制计算程序的构成
• 2.3.3 控制计算程序的周期
• 2.3.4 控制计算程序的特点
• 2.4 本章小结
• 第3章 交流伺服控制计算仿真的研究与实现
• 3.1 仿真软件的设计
• 3.1.1 仿真软件的设计思路
• 3.1.2 仿真软件的设计要求
• 3.1.3 仿真软件的界面介绍
• 3.2 主要算法的研究和介绍
• 3.2.1 逆波兰算法
• 3.2.2 有效范围识别算法
• 3.3 仿真软件的实现
• 3.3.1 仿真软件的工作流程
• 3.3.2 数据信息的存储方式
• 3.3.3 代码规格化
• 3.3.4 信息的统计和处理
• 3.3.5 全局变量处理
• 3.3.6 代码转换处理
• 3.3.7 模拟运行控制计算
• 3.3.8 运行结果输出
• 3.4 永磁同步电机q 轴等效电路及其程序模块
• 3.4.1 q 轴等效电路
• 3.4.2 q 轴程序模块
• 3.5 仿真软件的功能及特点
• 3.6 本章小结
• 第4章 验证与分析
• 4.1 计算仿真的可行性验证
• 4.2 多周期闭环的控制计算仿真的可行性验证
• 4.2.1 仿真输出与实际输出
• 4.2.2 Matlab 仿真模型的建立和仿真
• 4.2.3 对比分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录：数据结构
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书
• 哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理
• 致谢