交流伺服系统设计研究

论文摘要

当前交流伺服系统由于其重量轻、效率高、噪音低、输出力矩大和可靠性高等一系列优点,在工控传动领域得到越来越广泛的应用。实践表明:由交流伺服电动机构建的交流伺服控制系统是一个非线性系统,合理的控制策略对交流伺服系统的控制性能的提高有十分重要的作用。本论文以交流伺服系统为背景,开展其控制策略研究,主要完成了以下几项工作:1.论文讨论了一种基于控制定相电流实现转矩最大化的处理方案。详细介绍了方案的处理方法,通过对不同类型电机凸极率是否为1的讨论,计算出系统的最佳超前控制角。通过这种方法,提高系统的效率,大大减小电流,使系统的性能有了较大的提升。2.针对交流伺服系统参数变化大,要求精度高,单一控制策略很难得到理想的控制效果的情况,本论文采用模糊控制和常规PID调节相结合的方法,在交流伺服系统中加入参数模糊自整定PID控制策略,通过对位置误差和其误差变化率的模糊运算,得出PID控制的控制参数Kp,Ki,Kd,并将其代入PID控制器,得到良好的控制效果。经过测试,提高了系统的鲁棒性,控制性能有所提升,取得了良好的控制效果。3.论文对交流伺服系统的减小电磁发射技术进行了深入的讨论并应用于实际系统。以产生电磁发射的机理为出发点,对接地,屏蔽,排线等几个方面进行了细致的讨论和试验验证。经过测试表明,这些方法是行之有效的,对减小交流伺服系统的电磁发射具有一定的指导意义。4.论文的最后部分给出了交流伺服驱动系统的主要软硬件框图和相关的过压保护措施等。经过长时间的运行测试,表明保护功能可靠,能够满足系统的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 交流伺服系统硬件技术的发展
• 1.2 控制理论的发展
• 1.3 国内外先进伺服系统和本项目研制背景
• 1.3.1 国外对应产品的主要技术途径及分析
• 1.3.2 本项目的永磁交流伺服系统的研制背景及意义
• 1.4 本文的主要内容及组织结构
• 第二章 DPS 芯片的结构和特点
• 2.1 DSP 概述
• 2.2 DSP 芯片的特点
• 2.3 DSP 事件管理器在电机控制器的应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 交流伺服系统控制理论应用
• 3.1 PID 控制理论
• 3.1.1 模拟PID 调节器
• 3.1.2 数字PID 调节器
• 3.2 矢量控制理论
• 3.3 模糊控制
• 3.4 本章小结
• 第四章 交流伺服系统设计方案
• 4.1 研制方案
• 4.2 控制单元的研发
• 4.2.1 电流环矢量控制
• 4.2.2 采用参数模糊自整定 PID 算法的速度环
• 4.3 功率驱动单元的研发
• 4.4 电动机产品电磁兼容设计的考虑
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文