永磁同步电机伺服控制系统开发平台的设计及研究

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1、学校代码：10255学号：2111057永磁同步电机伺服控制系统开发平台的设计及研究DESIGNANDRESEARCHOFDEVELoPMENTPLATFoRMFoRSERVoCoNTRoLSYSTEMWITHPMSM作者姓名：方环指导老师：陈家新副教授学科、专业：控制理论与控制工程论文答辩日期：东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声

2、明的法律结果由本人承担。、>学位论文作者签名：P对夕／一1Et期：扣，P年a月函Et东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密口。’学位论文作者签名：D习7、／一日期：击』

3、D年。月au日指导教师签名：日期：扣I-年摘要永磁同步电机伺服控制系统开发平台的设计及研究在现代社会，伺服系统

4、在工业控制和家用电器等领域的应用越来越广泛，永磁同步电机由于其优越的控制性能，从而越来越多地应用到交流伺服控制领域。各大公司企业和院校投入大量财力和人力来设计开发伺服电机驱动系统。但传统的设计开发步骤分为需求，设计，实现，测试4个环节，此传统开发模式有很大的缺陷，如4个开发阶段彼此孤立，重复劳动严重；测试验证阶段只能在完成软硬件之后才能进行，查错与修正费用巨大，造成潜在市场风险等问题。针对上述缺点，本文设计了一种用于开发永磁同步电机伺服控制系统的开发平台，它由三部分组成：一、首先在电机结构及数学模型，空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的理论基础上，基于Matlab／simulink，S

5、tateflow，GUI设计永磁同步电机伺服控制系统虚拟开发平台，此虚拟平台由PMSM伺服控制仿真模型和GUl人机界面组成，可实现伺服控制系统算法早期验证和测试；二、在通过虚拟开发平台测试验证后，本文设计基于DSP全数字化的伺服控制软硬件平台。以TI公司的TMS320F2812为控制核心，以IR公司的功率驱动器IR2110和6只FGA25N120组成了高耐压值、较好稳定性的功率变换和驱动电路。应用增量式光电编码器实现转子位置摘要精确定位，并得到速度反馈值；采用霍尔电流传感器实现电流反馈。软件系统进行了模块化设计；其主要包括AD检测模块，SVPWM算法模块，坐标变换模块，位置反馈模块，电

6、机转速检测计算模块和数字PID模块等几个主要程序模块。伺服控制系统软硬件开发平台方便开发人员根据实际产品设计和性能要求进行扩展和应用；三、最后基于Matlab／GUI设计伺服控制系统监控界面，通过此监控界面将虚拟开发平台和实际软硬件平台结合，实现虚拟仿真平台和实际软硬件平台的控制，并接受各自的过程参数，通过监控界面实时显示，研发人员可方便得对比验证仿真和实测波形，分析相应的原因，改进伺服控制系统软硬件模块，使伺服系统达到更高的性能。本文设计的永磁同步电机伺服控制系统开发平台使产品设计，测试，实现各个步骤在统一的平台上实现，极大方便研发人员在此平台上进行扩展和应用，缩短开发过程周期和开发

7、成本。关键词：永磁同步电机；伺服；DSP；监控界面；开发平台雾季天学联焉灌出主gRn暑最HlfABSTRACTDESIGNANDRESEARCHOFDEVELOPMENTPLATFORMFORSERVOCONTROLSYSTEM、ⅥTHPMSMABSTRACTNowadays，Servocontrolsystemisappliedmoreandmoreextensivelyinindustrycontrolandhouseappliances，EspeciallyPermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)whichhasexcellentcontrolc

8、apabilityandhasbeenpopularused。Somecompaniesandinstitutionsdesignandresearchmotorcontrolsystemwithalotoffinancialandhumanresources．However,Thetraditionaldesignanddevelopmentstepsaredividedintofourstages：Demand，Design，Impleme