驱控一体化多轴运动控制器的研究

《驱控一体化多轴运动控制器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海交通大学硕士学位论文驱控一体化多轴运动控制器的研究硕士研究生：刘博峰学号：1120209055导师：熊振华教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHOFAMULTI-AXISDRIVEANDCONTROLINTEGRATEDSYSTEMCandidate：LiuBofengStudentID:1120209055Supervisor：P

2、rof.ZhenhuaXiongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：Feb,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学学位论文原创性声明一本人郑重声明：所呈交的学位论文《驱控体化多轴运动控制器的研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所

3、取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；嘴峰＂曰期〇。（；年；２月曰上海交通大学学位论文版权使用授权书本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口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描

4、等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。＿本学位论文属于不保密口。＂＂（请在上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导教师签名日期：月Ｃ日日期年２月日／口日＞１拜２（。ｆＳ上海交通大学硕士学位论文摘要驱控一体化多轴运动控制器的研究摘要运动控制及伺服驱动系统广泛应用于现代机械制造业的各个领域，是工业自动化的核心，其技术的发展对国民经济具有重要意义。目前工业机器人、数控机床等多轴运动系统大多仍采用一个运动控制器加多个伺服驱动器的分布式控制方式，在实际应用中存在系统硬件冗余度高、信号传输易受干扰、及价格昂贵等问题，有必要进一

5、步简化控制驱动系统结构。本文以驱控一体化多轴运动控制器的开发为目标，对相关硬件结构的设计、电机矢量控制以及相关IP核在FPGA中的实现和电机控制程序的开发进行了研究。本文首先提出了一种支持以太网通讯并能够同时控制和驱动多个永磁同步电机的硬件设计方案，该方案采用具有硬件TCP/IP协议栈功能的芯片进行以太网互联，使用DSP进行数据收发和位置环计算等，通过FPGA实现电流和位置反馈的采集以及电机控制等，功率部分以智能功率模块IPM为核心实现三相逆变功能。论述了本课题中在FPGA上实现矢量控制算法的必要性，并永磁同步电机的数学模型进行了分析，介绍了电机控制及SVPWM算法

6、。以此为基础在Matlab/DSPBuilder环境下搭建了矢量控制模块。针对绝对值光电编码器通讯和电流采样ADC的SPI通讯编写了相应的通讯接口模块，并对PWM波形发生原理进行了分析，编写了相应的IP核，并在ModelSim下进行了仿真验证。最终将相关IP和NiosII在FPGA中集成为SoPC系统，编写了多个永磁同步电机的控制程序和中断程序，并针对嵌入式系统对程序进行了优化。搭建了相关测试平台，并通过对系统程序运行时间的分析，I上海交通大学硕士学位论文摘要和电机电流环、速度环的实验验证了系统的可行性和有效性。关键词：伺服驱动，电机控制，FPGA，永磁同步电机II

7、上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTRESEARCHOFAMULTI-AXISDRIVEANDCONTROLINTEGRATEDSYSTEMABSTRACTMotioncontrolandservodrivesystems,whicharethecrucialcomponentsoffactoryautomation,holdanirreplaceablepositioninmanufacturingindustryandhaveasignificancetonationaleconomy.Nowadays,mostmulti-axissystem,such