基于dsp永磁同步电机伺服控制系统设计

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1、第46卷第1期电力电子技术Vo1．46。No．12012年1月PowerElectronicsJanuary2012基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统设计林建洪，周扬忠(福州大学，电气工程与自动化学院，福建福州350108)摘要：目前，在数控机床、自动化生产线、工业机器人等小功率应用场合，以永磁同步电机(PMSM)为控制对象的全数字交流伺服系统正逐步取代直流伺服系统。介绍了PMSM的数学模型和磁场定向控制原理。并以TMS320F2808型DSP为核心，结合伺服控制特点，设计了一套功能完善、实时性好的PMSM交流伺服系统。实验结果表

2、明电流环响应迅速、速度和位置闭环控制无稳态误差，证明所设计的硬件系统工作可靠，控制速度快。关键词：永磁同步电动机；数字信号处理器；伺服控制中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)O1一O079—03TheDesignforaPermanentMagnetSynchronousMotorServoControlSystemBasedonDSPLINJian—hong，ZHOUYang-zhong(FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract：Atprese

3、nt，thedigitalACservosystemwithpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)isgraduallyre·placingtheDCservosystemintheCNCmachinetools，automaticproductionlines，industrialrobotsandothersmalpowerapplications．ThemathematicalmodelofPMSMandfield·orientedcontrolprinciplearedescribed．U

4、singDSPTMS320F2808asthecore，andcombiningthefeatureoftheservo-control，aPMSM8ervohardwaresystemisdesignedwhichhasmulti—functionsandgoodreal—timeperformance．I1leexperimentalresultsshowthatthecurrentlopre-spondquickly，speedandpositionclosed-loopcontrolhavenosteady-stateerr

5、or．Thehardwareplatformisverifiedtobereliableandhasfastcontrolspeed．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；digitalsignalprocessor；servo-control1引言列推导可得PMSM在转子同步旋转d。q坐标系下的数学模型【4】。随着高效率的逆变器、数字信号控制器、高性定子电压、磁链方程为：能伺服电机和控制理论的发展。交流伺服系统取fI‘=R+p一qt,fo，u叼=R如+p％+⋯代直流伺服系统成为必然的趋势

6、【】。【~,d=Ld／+，=口i、‘PMSM转子无励磁绕组，电机运行效率高，采式中：，u，，i为d，q轴电压、电流；￡d，为定子d，q用高效的稀土永磁材料励磁可以有效地减少电机轴电感；见为定子电阻；to为转子电角速度，tor=~dfO，np为体积重量，实现高力矩输出，转子转动惯量明显降电机极对数，∞为转子机械转速；为转子励磁磁场链过低。因而PMSM广泛应用于高性能的交流伺服驱定子绕组的磁链；P为微分算子。动系统中f。电磁转矩方程为：此处设计了一种以TMS320F2808型DSP为Te=3n【‰+(-L)i~]／2(2)核心的全数字P

7、MSM伺服控制硬件平台。在此平电机的运动方程为：台上采用矢量控制算法控制PMSM，实现了位置、一TL=ldoJddt+Bjo(3)速度和电流三闭环控制。式中：为摩擦系数；．，为电机转动惯量；I"L为负载转矩。2位置伺服控制策略简介如果不考虑磁路的凸极效应，那么=厶。由式(2)可知，当。与d轴的夹角为90。时，可获得沿用理想电机模型的一系列假设，经过一系最大转矩。此时，T．=3n蛳／2，由此可得，只要保持i。与d轴垂直，可像控制直流电机那样，通过控制i来控制转矩，实现PMSM转矩的线性化控定稿日期：2011—07一o7作者简介：林建洪

8、(1986一)，男，福建莆田人，硕士研究生，制。图1示出基于转子磁场定向的PMSM伺服控研究方向为电力传动系统。制系统的结构图。79第46卷第1期电力电子技术Vo1．46。No．12012年1月PowerElectronicsJanu