基于dsp的永磁同步直线电机控制系统的研究

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目:基于DSP的永磁同步直线电机控制系统的研究英文论文题目:TheResearchonPMLSMControlSystemBasedonDSP学科专业：测试计量技术及仪器作者姓名：党明辉指导教师：郭亮递交日期：2015年4月24日浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或

2、撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位

3、论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日浙江理工大学硕士学位论文基于DSP的永磁同步直线电机控制系统的研究摘要随着生产力的不断发展，对数控机床的加工精度、加工速度、加工效率等要求不断提高，而传统的将旋转电机的转动经滚珠丝杠转换成直线运动的驱动方式由于存在中间转换环节，系统性能一直得不到进一步提高。永磁同步直线电机与旋转电机相比，省去了中间传动环节，其电磁推力直接作用于负载，具有速度快、推力大、精密度高等特点，能够满足数控机床高速、高精的要求。本文对永磁同步直线电机控制系统进行建模与仿真，

4、设计了模糊神经网PID速度调节器，然后进行了仿真，最后进了实验验证。本文首先研究了永磁同步直线电机的结构特点和工作原理，依此建立其数学模型，运用id=0的电机矢量控制策略，基于电压空间矢量脉宽调节技术，在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了永磁同步直线电机控制系统的仿真模型，并针对电机电流环、速度环、位置环的控制性能进行了分析。然后对永磁同步直线电机三闭环控制系统中速度环控制器进行了重点研究，结合模糊控制与常规PID控制的各自优点设计了模糊PID速度控制器，结合模糊神经网络控制与常规PID控制

5、各自的长处设计了模糊神经网络PID速度控制器。在Matlab/Simulink仿真环境下，对速度控制器的仿真模型进行了搭建，然后对分别基于常规PID、模糊PID、模糊神经网络PID速度控制器的永磁同步直线电机控制系统速度环的控制效果进行了比较。结果证实，与另外两种速度控制器相比，基于模糊神经网络PID速度控制器的系统速度环输出动态响应更快、超调量更小、鲁棒性更强。对本控制系统的软硬件设计方案进行了详细的阐述。其中，硬件设计包括以TI公司TMS320F2812数字信号处理器为控制核心的控制电路、以三菱智能

6、功率模块为核心的功率驱动电路和其他外围扩展电路。软件设计划分为主程序和中断程序两大模块，其中中断程序是软件设计的重点，在中断程序模块中重点分析了SVPWM算法、常规PID控制算法和模糊PID控制算法的实现，对坐标变换、AD转换、初始寻相与回零、故障中断程序进行了相应介绍。最后搭建永磁同步直线电机控制系统试验平台，根据仿真的控制器参数，在实际电机控制系统上进行了运行测试，观测SVPWM、相电流、速度阶跃响应、位置斜坡响应的试验波形。结果表明，该控制系统具有较好的控制精度和动态响应性能，为后续研究提供了良好

7、的技术基础。关键词：永磁同步直线电机；矢量控制；三闭环；模糊神经网络；数字信号处理I浙江理工大学硕士学位论文基于DSP的永磁同步直线电机控制系统的研究AbstractWiththedevelopmentoftechnologies,therequirementonthenumericalcontrolmachinesuchasmachiningaccuracy,processingspeedandmachiningefficiencyareenhanced.However,theintermediate

8、conversiondevices,whichareusedtoconverttherotationofthemotorintolinearmotion,limittheimprovementofsystemperformances.Comparedwithrotarymotors,PMLSMshavenointermediatetransmissionlinks,soPMLSMshaveafastspeed,highthrust,high