全数字交流伺服系统在工业缝纫机上的应用研究

论文摘要

伴随着服装行业的产业升级，电脑平缝机正越来越多地取代普通的工业平缝机。电脑平缝机以其高效、节能、环保的优势，赢得了用户的青睐。 论文设计的电脑平缝机伺服系统，使用TI公司的TMS320LF2407A DSP作为主控制器，对永磁同步电机进行伺服控制。控制方案采用I_d=0的磁场定向控制，转矩恒定性好，脉动小，可获得宽调速范围。转子位置检测使用低成本复合式编码器，电机起动方便。电流采样使用霍尔电流传感器，具有很高的精度。电流环和速度环采用防积分饱和PI控制器，以提高系统的快速性和抗干扰性。 该系统具有响应速度快、速度平稳和定位准确的特点，可实现自动上下停针位、自动切线、自动倒缝、固定针数缝、自动抬压脚等功能，并具有系统自检测和PID参数调节功能。PID参数调节功能提高了系统的适用性，针对不同的永磁同步电机，只需简单地调整参数，即可达到较好的控制效果。系统自检测可方便地对系统的主要性能指标进行测试。参数调节由操作面板进行设置，通过串行通信下载到DSP中。 功率驱动部分采用IR21365和IRFP460构成的逆变电路，良好的保护措施保障了系统的安全。硬件设计灵活，电路具有较强的抗干扰能力。 软件设计采用面向对象编程技术和混合编程技术，充分发挥C语言和汇编语言各自的优势，提高了代码的执行效率，保证系统的实时控制性能。 实验结果证明，论文设计的电脑平缝机达到预期的性能指标，具有良好的市场前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题产生背景
• 1.1.1 电脑平缝机及其所用电机
• 1.1.2 电脑平缝机的优势
• 1.1.3 电脑平缝机发展历程
• 1.1.4 电脑平缝机技术难点及未来发展趋势
• 1.2 永磁同步电机伺服系统
• 1.2.1 永磁同步电机
• 1.2.2 电脑平缝机伺服系统性能指标
• 1.2.3 系统技术难点及应对方案
• 1.3 论文研究的内容及结构
• 第二章 永磁同步电机的结构和数学模型
• 2.1 永磁同步电机的结构
• 2.2 永磁同步电机的数学模型
• 2.2.1 三相定子坐标系中的模型
• 2.2.2 静止坐标系中的数学模型
• 2.2.3 旋转坐标系中的永磁同步电机模型
• 2.3 小结
• 第三章 系统的控制方案
• 3.1 永磁同步电机的矢量控制
• 3.2 SVPWM及其实现
• 3.2.1 电压空间矢量与磁链矢量的关系
• 3.2.2 SVPWM的基本原理
• 3.2.3 SVPWM算法及在 DSP上的实现
• 3.3 防积分饱和PI控制器
• 3.4 永磁同步电机的起动及速度、位置检测
• 3.4.1 永磁同步电机的起动
• 3.4.2 永磁同步电机的速度检测
• 3.5 永磁同步电机的制动
• 3.6 小结
• 第四章 系统的软件设计
• 4.1 定点 DSP中数据的表示
• 4.1.1 Q格式
• 4.1.2 系统中各个变量的表示
• 4.2 面向对象的编程理论与方法
• 4.2.1 从 C到 C++
• 4.2.2 结构化程序设计与面向对象程序设计
• 4.2.3 用 C语言实现面向对象编程
• 4.3 混合编程
• 4.3.1 C代码与汇编代码分开编写的混合编程法
• 4.3.2 直接在 C程序中嵌入汇编代码
• 4.4 软件抗干扰措施
• 4.5 系统主要程序流程图
• 4.5.1 DSP程序流程图
• 4.5.2 液晶显示程序流程图
• 4.6 小结
• 第五章 系统的硬件设计
• 5.1 TMS320LF2407ADSP
• 5.2 系统的主要电路
• 5.2.1 系统电源电路
• 5.2.2 电机定子相电流采样电路
• 5.2.3 PWM输出电路
• 5.2.4 脚踏板电路
• 5.2.5 功率驱动板
• 5.2.6 电磁阀驱动电路
• 5.2.7 系统故障保护电路
• 5.2.8 液晶显示板
• 5.3 硬件抗干扰措施
• 5.4 小结
• 第六章 系统的调试结果
• 6.1 系统的基本功能与操作方法
• 6.1.1 脚踏板操作方法
• 6.1.2 操作面板操作说明
• 6.2 系统运行结果测试
• 6.2.1 速度测试结果
• 6.2.2 定位测试
• 6.3 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢