随着现代化工业的不断发展,伺服系统在许多系统的应用日益广泛,对其性能的要求也越来越高。由于永磁同步电机伺服系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的速度伺服与位置伺服控制,因此永磁同步电机控制系统的研究已成为数控机床伺服系统研究的重点之一。本文围绕数字化永磁同步电机伺服驱动器展开研究,全文主要分为四个部分,主要内容如下:
一、描述了永磁同步电机的数学模型以及磁场定向的矢量控制原理,并简要地叙述了永磁同步电机的弱磁控制。
二、在系统的硬件设计上,使用TMS320LF2407DSP数字信号处理芯片,并辅以IR公司的专用交流伺服控制芯片IRMCK201和智能功率IPM模块组成交流伺服系统并详细介绍该系统的硬件设计。最后还使用了DSP内嵌的CAN(控制器局域网)模块和SCI(串行通信接口)模块实现DSP之间的通信,为以后使交流伺服控制系统具有网络化功能奠定基础。
三、详细介绍了系统软件的各个模块功能,包括DSP内部资源分配,数据的规格化处理;调节器的设计、控制策略及实现;转子磁极位置检测;通信等多个模块,从而实现对永磁同步电机的定位控制。而对位置环的控制算法以及工程实现则是整个软件设计的关键和难点所在。
四、在软硬件设计的基础上,对伺服系统进行实验调试,调试包括计算机仿真与实际系统实验两大部分:在仿真中主要是运用Matlab/Simulink建立了永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,并给出仿真实验波型;而在实际系统调试中进行了一系列实验并给出实验结果;最后对实验结果及在实验过程中出现的问题进行了分析和讨论,并给出解决方案。实验证明该系统可以满足伺服系统的基本要求,对伺服控制系统的设计具有参考意义,并为后续研究奠定基础。
