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分布式多轴联动交流伺服控制系统的研究

作　者: 孙书诚
导　师: 郎朗
学　校: 安徽工程大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 多轴联动交流伺服矢量控制模糊自适应
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

交流伺服控制系统以其良好的性能在高精度调速领域得到越来越多的应用,它也是调速领域近年来研究的热点问题之一。本文研究分布式多轴联动交流伺服控制系统的关键技术,被控制的电机为近年来广泛使用的永磁同步电机,目标是实现数控系统的多轴联动。研究包括：分布式多轴联动交流伺服控制系统的体系结构、上、下位机的协议内容、交流伺服硬件系统的设计、永磁同步电机矢量控制系统的结构和实现以及分布式多轴联动交流伺服控制系统的实验。在控制系统体系结构方面：本文提出分布式多轴联动交流伺服控制系统的体系结构,把原来由多轴联动板卡实现的功能分解,分别由IPC和交流伺服器实现。本文建立以交流伺服器为节点的分布式系统,交流伺服器和IPC机通过RS485连接。在硬件设计方面：交流伺服硬件系统是分布式多轴联动交流伺服控制系统的重要组成部分,其性能的优劣直接影响系统的体积、可靠性和稳定性。本文研究基于DSP的交流伺服硬件系统,通过对交流伺服系统硬件电路分析,设计了基于DSP的交流伺服驱动控制硬件平台,该系统主要驱动永磁同步伺服电机。在控制算法方面：矢量控制是永磁同步电机较为先进且稳定可靠的控制算法。本文采用了id=0的解耦控制方法,对速度环采用了模糊自适应PID控制方法,并进行了仿真。仿真和实验数据证明了软件算法设计的合理性。最后,本文对分布式多轴联动交流伺服控制系统做了实验,结合上、下位机进行了联合调试,实验结果说明了设计的正确性。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第1章绪论  11-15
  1.1 课题的背景和意义  11-12
  1.2 课题的研究现状  12-13
  1.3 课题的主要研究内容  13-14
  1.4 本章小结  14-15
第2章交流伺服控制系统研究  15-25
  2.1 永磁同步电机数学模型  15-16
  2.2 永磁同步电机控制方法  16-18
    2.2.1 矢量控制方法  16-17
    2.2.2 模糊自适应PID控制  17-18
  2.3 交流伺服控制系统仿真  18-23
  2.4 本章小结  23-25
第3章交流伺服控制系统硬件设计  25-37
  3.1 系统硬件架构  25-27
  3.2 控制电路  27-29
    3.2.1 复位电路  28
    3.2.2 时钟电路  28
    3.2.3 下载电路  28-29
  3.3 检测电路  29-31
    3.3.1 速度和位置检测电路  29-30
    3.3.2 电流检测与处理电路  30-31
  3.4 驱动电路  31-32
  3.5 电源电路  32-34
  3.6 通信电路  34-35
  3.7 本章小结  35-37
第4章交流伺服控制系统软件设计  37-49
  4.1 伺服控制器软件架构  37-40
    4.1.1 主程序  38
    4.1.2 中断处理程序  38-40
    4.1.3 算法子程序  40
  4.2 检测模块软件设计  40-43
    4.2.1 电流采样  40-41
    4.2.2 位置检测和速度计算  41-43
  4.3 SVPWM实现  43-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章分布式多轴联动交流伺服控制系统IPC控制  49-58
  5.1 界面设计  49-50
  5.2 分布式通信的串口配置  50-55
    5.2.1 下位机串口通信  50-52
    5.2.2 上位机串口配置  52-54
    5.2.3 通信协议开发  54-55
  5.3 数据库设计  55-57
  5.4 本章小结  57-58
结论与展望  58-59
参考文献  59-62
附录  62-78
  附录A 系统部分电路原理图  62-64
  附录B 系统部分下位机程序  64-67
  附录C 系统部分上位机程序  67-78
攻读学位期间发表的学术论文及科研成果  78-79
致谢  79

分布式多轴联动交流伺服控制系统的研究

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