基于CAN总线的伺服控制系统的研究

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随着现代工业的不断发展,伺服系统的应用日益广泛,对其速度和位置响应控制性能的要求也越来越高。特别是在导航系统、雷达天线、数控机床、机器人等领域,要求伺服系统具有高速、高精度、高可靠性和较强的抗干扰能力。全数字控制能够使系统获得高精度和高可靠性,而且具有较强的抗干扰能力和极好的柔性。数字信号处理(DSP)技术的发展为实现全数字控制奠定了基础。同时,随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展,工业控制系统已成为计算机技术应用领域最具活力的一个分支,并取得了巨大进步。总线化是工业控制系统的一个发展方向,它在适用范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面较集中式控制系统有明显的优越性。CAN (Controller Area Network)总线由于其高性能、高可靠性及独特的设计,具有较强的抗干扰能力,适合用于实时性要求很高的系统。另一方面,目前许多工业伺服控制系统是基于模拟电子技术实现的,电路系统复杂、成本较高、抗干扰能力差、系统可扩展性差。它将无法适应工业伺服控制系统未来结构的要求。本次论文工作的主要目的,就在于根据某公司一组智能化检测设备的需要进行调研,参考现有的电动伺服模拟控制系统以及系统指标要求,设计出基于CAN BUS的数字电动伺服控制系统。这项工作主要做了以下四个方面的内容:1)分析了伺服系统和永磁同步电机的数学模型,对空间矢量控制策略做了系统的研究,给出了空间矢量控制的DSP实现方法。2)设计一个基于DSP的CAN总线接口系统,用来将CAN总线上的数字指令转换为控制信号,送给己有的电动伺服控制系统。3)设计并实现了一个基于DSP的、具有空间矢量控制功能的电动伺服数字控制系统。4)系统采用了软件集成开发环境CCS (Code Composer System)进行了软件编程,并利用DSP硬件仿真和开发系统进行了调试。实验表明,基于空间矢量控制策略的双闭环交流伺服控制系统,具有很高的速度和位置响应控制性能。
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