基于dsp交流伺服系统设计和实现

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文基于DSP的交流伺服系统的设计与实现姓名：龙三丰申请学位级别：硕士专业：集成电路工程指导教师：李训根201205杭州电子科技大学硕士学位论文摘要伺服系统在家用电器和工业控制领域都有着广泛应用，它主要分为两大类：直流伺服系统和交流伺服系统。直流伺服系统以其优良的控制性能，曾在20世纪70年代得到广泛应用，然而近年来随着微电子技术、电力电子技术和永磁材料业的飞速发展，特别是先进控制理论和策略的发展及应用，使得交流伺服电机和交流伺服系统的控制性能已经完全可以与直流伺服系统匹配，所以交流伺服系统兴起，并逐渐取代了直流伺服系统的地位。在交流伺服系统行列中，由于现代永磁

2、材料性能的不断提高和成本价格的不断下降，使用永磁体做转子的永磁同步电机得到广泛应用，交流永磁同步伺服系统也逐渐发展成为交流伺服系统的主流方向。论文介绍了交流伺服系统的研究背景和相关知识，包括它的组成、控制方式、研究现状和发展趋势。在叙述几种常用坐标系的基础上建立了交流永磁同步电机在dq坐标系下数学模型，对数学模型进行研究后提出了几种不同的矢量控制方案，经过详细对比分析各种控制方案的优缺点，确立了ia=0的控制策略并给出了实现框图。分析了空间电压矢量脉宽调制技术SVPWM的相关原理和实现方法，SVPWM是本文的核心部分之一。论文完成了以DSP为控制核心的交流伺服系统软硬件的详细设计。在硬

3、件电路方面，对控制芯片做了简要介绍，然后对控制器电路、主功率电路和检测电路等每个子模块进行了详细的描述和设计，系统是典型的三闭环控制结构，采用光电编码器检测并反馈位置和速度信号实现位置环和速度环的闭环控制，采用霍尔传感器检测并反馈电流信号实现电流环的闭环控制；在软件设计方面，介绍了主程序框图，然后对包括PWM中断子程序、转子初始位置确定子程序、转速计算子程序、SVPWM生成子程序和PID控制器子程序在内的所有部分都做了详细的设计说明和给出了程序流程图，尤其对PID控制器算法做了抗积分饱和的改进。最后论文完成了PCB设计，并结合本系统的特点说明了PCB设计过程中的重点和难点；介绍了软件开

4、发集成环境CCS以及函数库IQmath的功能和使用方法；给出了系统调试的步骤，并分析了相电流和PWM的波形，分析结果表明系统达到了设计要求。关键词：交流伺服系统，永磁同步电机，矢量控制，空间电压矢量脉宽调制，DSPABSTRACTTheselwosystemhaswideapplicationinthefieldofhomeappliancesandindustrialcontrol，itismainlydevidedintotwocategories：theDCservosystemandtheACservosystem．TheDCservosystemhasbeenwidelyus

5、edinthe1970sforitsexcellentcontrolperformance．However,withtherapiddevelopmentofmicroelectronics，powerelectronicsandpermanentmagnetmaterialsinrecentyears，especiallythedevelopmentandapplicationofadvancedcontroltheoryandstrategy,theACservomotorandACservosysytemhasbeencompletelymatchwiththeDCSeI'VOs

6、ystemintermsoftheircontrolperformance．Thus，theACservosystemrises，anditreplacesthepositionofDCSeTVOsystemgradually．IntheranksoftheACservosystem，duetomodempermanentmagnetmaterials’continuouslyimprovingperformanceanditscontinuouslyfallingprices，PMSMswhoserotoraremadebypermanentmagnetarewidelyused，a

7、ndtheACPMSMservosystemdevelopeintotheACservosystemmainstreamgraduallyThisarticledescribestheresearchbackgroundandrelatedknowledgeaboutACSeFVOsystem，includingitscomposition，controlmethods，researchstatusandtrend，anditgivesthem