基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统研究硕士研究生：马振波指导教师：张文义副教授学科、专业：电力电子与电力传动论文主审人：赵凯岐副教授哈尔滨工程大学2013年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统研究硕士研究生：马振波指导教师：张文义副教授学位级别：工学硕士学科、专业：电力电子与电力传动所在单位：自动化学院论文提交日期：2012年12月论文答辩日期：2013年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforth

2、eDegreeofM.EngTheResearchforServoControlSystembasedonDSPCandidate:MaZhenboSupervisor:AssociateProfessor.ZhangWenyiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerElectronicsandPowerDrivesDateofSubmission:December,2012DateofOralExamination:March,2013University:HarbinEngin

3、eeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学

4、有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统研究摘要随着生产的发展及各相关领域技术的进步，伺服控制系统已

5、经在从军用领域、工业生产到民用电器的各个领域得到了广泛的应用，同时，各领域对伺服控制系统的性能及价格等方面的要求越来越高。数字信号处理技术、电力电子技术、材料生产工艺及控制理论等相关领域的发展与完善，加上永磁同步电机自身所具有的损耗小及效率体积比高等优点，使得采用先进控制策略的数字化永磁同步电机伺服控制系统在交流调速中逐渐占据主导优势，伺服控制系统发展的趋势将是对其实现全数字化。本文首先对永磁同步电机的数学模型进行了详细的介绍，同时对各种坐标系及其相互间的变换也做了说明，并从原理、思想及实现方法等方面对矢量控制和直接转矩控制两种目前较为成熟且应用广泛的控制策

6、略进行了介绍，然后通过对比分析两者的性能，确定本文选用矢量控制作为所研究伺服系统的控制策略，进一步又对矢量控制的各种实现方法进行了说明，通过分析各自的特点及优势，并根据本文中所使用永磁同步电机为表贴式，确定了利用i0方法实现矢量控制。d其次根据系统控制的需要，设计硬件电路，根据功能将其划分为电源预处理电路、三相逆变电路、光耦驱动电路、直流母线及相电压检测电路、转子位置信息检测电路和保护电路，其中保护电路包括过流、过压和制动保护，还有为不同器件提供工作电压的电源供电电路的设计。同时利用C语言实现了利用空间矢量脉宽调制对永磁同步电机进行控制的功能，并根据传统P

7、I控制器在实际工作中对外界的适应能力差这一方面的不足，本文结合模糊自适应控制具有参数自动调节这一优点和传统PI动态特性良好、运算简单且效率高、实时性强等诸多优点，设计了可以实时根据系统运行情况进行自身参数调整的模糊自适应PI控制器。最后以设计完成的硬件系统作为实验平台，利用TMS320F2812作为控制芯片，进行系统的性能测试，最终实现电流环、速度环和位置环的三闭环控制，其中速度环控制器采用本文所设计的模糊自适应PI控制器，并取得了较为理想的实验效果，验证了模糊自适应PI控制器不仅具有传统PI控制器的优点，还具有可以根据系统运行状况自动调节自身参数的能力，同

8、时也验证了整个系统软硬件设计的可行性。关键词：伺服系