全数字伺服控制器

山东大学

硕士学位论文

采用USB和DSP技术的全数字伺服控制器的研究与开发

姓名：蔡春伟

申请学位级别：硕士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：张东亮

20040510

全数字伺服控制器

山东大学硕士学位论文

摘要

随着科学技术的发展，高性能交流伺服系统在导航系统、雷达天线、数控机床、机器人等领域得到了广泛的应用。目前国外很多公司已经推出了成型的全数字交流伺服系统产品，但数字交流伺服系统的国产化步伐缓慢，我国的交流伺服技术面临的形势异常严峻。数字信号处理（ＤＳＰ）技术的发展为伺服系统性能的提高奠定了基础；同时，永磁同步电机更适用于高性能的运动控制场合，因此，基于ＤＳＰ的永磁电机数字交流伺服系统已成为高性能伺服技术的重要发展方向，是当前的一大研究热点。

本文首先讨论了伺服系统的国内外现状与发展，并指出本课题的研究意义和主要研究内容。

在深入研究了永磁同步电机的数学模型、等效电路的基础上，本文对磁场定向控制和空间矢量控制做了系统的研究，并给出了磁场定向控制和空间矢量控制的ＤＳＰ实现方法。

通过研究世界ＤＳＰ芯片市场，选用了美国ＴＩ公司专门为数字运动和电机控制推出的ＤＳＰ控制器ＴＭＳ３２０Ｆ２４３来实现交流伺服系统。然后给出了系统的硬件电路设计，包括主回路、驱动电路、存储器扩展、电流和速度检测电路的硬件设计。采用了价格较低的电阻器来检测永磁同步电机的三相电流，采用了ＩＧＢＴＣＰＶ３６３Ｍ４Ｋ模块组成逆变桥来实现功率主回路直流到交流的逆变。提出了永磁同步电机的磁场定向实现方案以及交流伺服系统的全闭环软件实现方案。闭环程序由主程序和中断服务程序组成，在中断服务程序中进行电流环和速度环的调节。实验表明：双闭环的永磁数字交流伺服系统拥有很高的速度和位置控制性能。

随着开放式数控和数字伺服的发展，高速的通讯接口越来越重要。本文在研究了常用ＲＳ２３２／４８５通讯接口和控制网络现场总线ＣＡＮ的基础上，探讨了ＵＳＢ接口在伺服技术中的应用，为数字伺服系统采用高速串行总线与主控制器实时通讯打下了基础。提出了运动控制系统新的实现方法，以省去运动控制卡，解决中高档数控的关键问题，并研究了通讯协议、硬件电路与软件设计。最后系统研究了数字伺服系统的ＰＩＤ控制及其改进算法控制策略。采用最新

全数字伺服控制器

山东大学硕士学位论文

人工智能理论，探讨了伺服系统单神经元自适应ＰＩＤ控制理论与实时控制方法，解决了伺服系统参数的在线调整和自适应问题。

本文的重点部分是：基于ＤＳＰ的控制器的硬件设计与实现，控制器的ＵＳＢ接口丌发以及闭环控制系统软件的实现。采用了软件集成丌发环境ＣＣ（ＣｏｄｅＣｏｍｐｏｓｅｒ）进行了软件编程，并通过中泰康的ＤＳＰ硬件仿真器与Ｔｅｃｈｎｏｓｏｆｆ开发系统进行了硬件调试。

关键！词：交流伺服系统；数字信号处理器（ＤＳＰ）；永磁同步电机：矢量控制；１Ｉ

全数字伺服控制器

山东大学硕士学位论文

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｈｉｇｈ

ａｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡＣｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ，ｓｕｃｈＮａｖｉｇａｔｉｏｎ，ＲａｄａｒＳｙｓｔｅｍ，

ｓｅｒｖｏＮｕｍｅｒｉｃａｌＭａｃｈｉｎｅ，Ｒｏｂｏｔｉｃｓｅｔｃ．ＴｈｅｆｕｌｌｙｄｉｇｉｔａｌＡＣ

ａｂｒｏａｄ，ｂｕｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓａｐｐｅａｒｅｄａｔａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ

ｓｅｒｖｏＡＣｓｃｒｖｏｓｙｓｔｅｍｉｓｓｌｏｗｈｏｍｅ．ＩｔｉｓｈｉｇｈｌｙｕｒｇｅｎｔｔＯｄｅｖｅｌｏｐｄｉｇｉｔａｌｓｙｓｔｅｍｄｏｍｅｓｔｉｃ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｉｇｉｔａｌ

ＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍ，ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）ｐｒｏｖｉｄｅｓｇｏｏｄｂａｓｅｆｏｒｈｉ【ｇｈ

ａｎｄｔｈｅＤＳＰ—ｂａｓｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡＣＰＭＳＭＡＣＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｊｏｒｔｒｅｎｄｏｆＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍｓ

Ｉｎｔ１１ｅｆｉｒｓｔｐａｒｔｏｆｔｈｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｔｈｅｓｔａｔｕｓａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍｓａｂｒ。ａｄａｎｄａｔｈｏｍｅｉｓ

ｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔ

ｏｎｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｏｎＢａｓｅｄｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｄｅｅｐｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅＰＭＳＭ’Ｓｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌ

ｏｎａｎｄｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕ …… 此处隐藏：7952字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……