基于DSP的数字交流伺服系统的研究与开发

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1、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全数字交流伺服系统产品，但交流伺服系统的国产化步伐进展缓慢，我国的交流伺服技术面临的形势异常严峻。目前国内的交流伺服系统主要采用InteI80C196等芯片来控制，这使得伺服系统的性能受到一定限制。与此同时，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：而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(DigitalSignalProc

2、essors)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，并指出了本课题的研究意义和研究内容。，／通过对世界DSP芯片市场的研究以及对定点DSP和浮点DSP的比较，选用了美国TI公司专门为数字运动和电机控制推出的定点DSP控制器TMS320F243来实现交流伺服系统。通过对选用的DSP和单片机进行比较，可以看出该类芯片对于伺服系统性能的提高具有重要的意义。／∥／在讨论了矢量控制的原理之后，对永磁同步电机(PMSM)的矢量控制进行了研究

3、，通过坐标变换和足子磁场定向的欠量控制，永磁同步电机可以获得优良的调速性能。然后给出了基于DSP的数字交流伺服系统的硬件电路设计，包括主回路、驱动电路、存储器扩展、电流环和速度环的硬件电路设计。{采用了价格便宜的电阻器来检测永磁同步电机的三相电流，功率主回路采用了六单元的IGBT模块CPV363M4K来组成第m页山东大学硕士学位论文了不同的PWM(PulseWidthM0dulation)技术实现了交流电机开环和闭环控制。采用了软件集成开发环境CC(CodeComposer)进行了软件编程，并使用了中泰康的DSP硬件

4、仿真器、开发板，瑞士TechnoSOft公司的DSP运动控制系统作为实验平台进行了实、／验调试。)刀，开环控制系统软件主要包括SPwM(SinePulSewidthModulation)型变频器的开环实现和开环恒压频比(V／Hz)SVPWM(SpaceVectorPulSeWidthModulation)型变频器的硬件和软件，两种不同的实现。f由于DsP本身通过软件编程可产生SPWM信号和SVPwM信号，因而系统硬件结构简单，容易实现；实验表明：SVPWM技术较SPWM技术产生的电压和电流中含有更少的谐波分量。∥，最

5、后给出了永磁同步电机的磁场定向控制实现方案以及交流伺服系统的全闭环软件实现。闭环程序由主程序和中断服务程序来组成，在中断服务程序中进行电流环和速度环的调节。实验表明：双闭环的永磁电机数字交流伺服系统具有很高的速度和位置控制性能。关键词：交流伺服系统；DSP；永磁同步电机；矢量控制；变频调速：第1V页山东大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology，highperformanceAC(A1ternatiVeCurrent)ServoSystemshav

6、ebeenwidelyusedinmanyfields，suchasinNavigationSystems，RadarSystems，NumericalControlMachines，Roboticsetc．TheFullyDigitalACServoSystemhasappearedabroad．ItiShighlyurgenttodevelopDigitalServoSystemsdomestiC．However，ServoSystemsareimplementedwithIntel80C196etc．inChi

7、na，which1imitstheperformances．ThedevelopmentofDSPprovidesgoodbaseforhighperformanceServoSystems．TheDSp-basedPMSM(PermanentMagnetiCSynchronousMotors)ACServoSystemhasbecomeamajortrendofServoSystems．Thefirstpart0fthedissertationiStodiSCUSSthestatusandperspectiveof

8、ServoSystemsabroadandathome，thentoindicatethesignificanceandcontentoftheresearchproject．BystudyingtheworldDSPmarketandcomparingthefixedpointDSPwiththefloatingpointDSP，theTMS