交流伺服电机的速度控制

《交流伺服电机的速度控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、伺服控制报告永磁交流同步伺服电机的速度控制机自73组员：张乐07011061张强07011061李祚07011061刘晓宇07011061陈建伟0701106123目录永磁交流同步伺服电机的速度控制11伺服系统简介12绪论13总体方案设计13.1控制单元23.2位置反馈装置23.3功率驱动单元24系统硬件设计24.1控制模块24.2驱动模块35系统软件设计45.1定时器中断服务程序55.2转子位置及速度计算程序65.3AD转换及数据处理程序75.4驱动故障保护程序86系统数学模型及仿真97系统控制策略的选择117.1电流内环P调节器的分析与设计117

2、.2电流环内各环节数学模型的建立127.3速度外环传统PI调节器的分析与设计148基于LabWindows/CVI的系统控制软件设计178.1关于LabWindows/CVI178.2控制软件设计188.3发送任务188.4接收任务198.5用户交互任务208.6事件及其处理方法209设计小结2223永磁交流同步伺服电机的速度控制1伺服系统简介伺服控制用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统,又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的

3、位移（或转角）2绪论伺服电机属于一类控制电机，分为直流伺服电机和交流伺服电机两种。由于交流伺服电机具有体积小、重量轻、大转矩输出、低惯量和良好的控制性能等优点，故被广泛地应用于自动控制系统和自动检测系统中作为执行元件，将控制电信号转换为转轴的机械转动。由于伺服电机定位精度相当高，现代位置控制系统已越来越多地采用以交流伺服电机为主要部件的位置控制系统，本文介绍永磁交流同步伺服电机的速度控制3总体方案设计交流伺服系统一般包括上图所示几个部分：功率驱动单元、位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器、位置反馈单元及电流反馈单元等。由于本文主要进行速度控制，因

4、此将上图简化后得到本次设计结构如下：码盘功率驱动电机及负载速度控制S位置反馈231.1控制单元控制单元是整个交流伺服系统的核心，包含着系统位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器。数字信号处理器(DSP)已被广泛应用于交流伺服系统，世界各大芯片公司也推出了面向电机控制的专用DSP芯片。1.2位置反馈装置位置反馈装置是交流伺服系统的重要组成部件，选择的是否合理直接关系到系统的静态及动态特性。目前常用的位置传感器主要有高分辨率的旋转变压器、光电编码器、磁性编码器等元件。1.3功率驱动单元功率驱动单元采用全桥不控整流，三相电压型逆变器变频的Ac。DC—AC

5、结构。逆变部分采用集成驱动电路、保护电路积功率开关于一体的智能功率模块(IPM)，开关频率可达20KHz。实际工作时通过计算机上的控制元件向伺服系统发出指令，伺服系统控制伺服电机运动，通过安装在转轴上的光电编码器测得电机的转动信息。当电机转动时，光电编码器随着转动，能够产生a、b两路脉冲信号，这两路信号相差90°相位角，由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。如果a相脉冲比b相脉冲超前则电机正转，反之则电机反转。通过对这两路正交信号在一定时间内的计数，可以计算出电机当前的转速。然后对预定值与测量值进行比较，将差值通过D／A转换器转换成电压信号输出给驱

6、动器，从而实现对伺服电机的闭环控制。2系统硬件设计系统硬件原理框图如图1所示。永磁同步电机伺服系统硬件平台主要由控制模块与驱动模块构成，主要完成以下功能：2.1控制模块23控制模块主要完成控制算法的实现。控制模块通过AD转换和编码器电路获取伺服系统的运行情况，再根据给定和算法来计算出控制输出，并完成输出。此外，当系统出现故障时，控制模块要及时停止输出。在本平台中控制模块还需要完成系统运行数据的采集以及与上位机和数据采集模块的通讯工作。1.1驱动模块驱动模块完成对永磁同步电机的驱动工作以及永磁同步电机伺服系统运行信息的收集工作等。其主要功能如下：1、电

7、机运行信息的收集对于永磁同步电机伺服系统，系统所必须获取的系统信息为：三相电流、转子位置、转子转速、控制目标位置等。其中，三相电流是永磁同步电机高性能控制的必须数据。而转子转速通常是通过转子位置的差分获得。如果系统要完成位置伺服控制，那么系统必须获取控制目标位置数据。一般情况下，控制电路与驱动电路的模拟信号或者脉冲信号在电压标准方面存在差异。为此驱动电路部分需要使用通过运算放大器或者光耦构建电路来完成信号变换。2、驱动电机与保护系统驱动电路最重要的工作是根据控制电路的控制信号完成对永磁同步电机的直接驱动。为防止驱动部分的干扰影响控制电路的稳定性。一般

8、驱动电路的供电与控制电路的供电是互相独立的。因此，电路之间需要使用高速光耦来完成信号的隔离与准确传输。此外，