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随着工业的发展,对于电机调速系统的性能要求越来越高。尤其是对于一些要求精密加工如数控机床等应用场合,一般要求电机具有大范围的调速、高精度的定位、对于干扰具有良好的鲁棒性。基于此背景本文以三相交流永磁同步电机为研究对象,在传统的PID调节方式的基础上运用分段控制和模糊PID控制来建立高性能的电机调速系统。
传统的PID调节由于系数固定而对于负载变化较大(如数控机床的加工)的场合适应性不够强。将模糊PID技术运用于电机调速系统,使PID环节的系数可以根据反馈动态的变化,使系统具有了更好的鲁棒性能。而位置调节采用分段控制,使到系统在精确定位的同时提高定位速度。为了提高调速范围,本文在不同的速度阶段采用了不同的电流控制策略,电流的磁场定向使得电机在基速以下获得最大电流转矩比,利用矢量控制对电机进行弱磁使得电机转速可以达到基速以上。而SVPWM技术的运用提高了电源的利用率并保证了矢量控制的准确输出。
为了实现这些技术并确保系统的运行可靠,本文采用11公司的2407A系列的高精度数字处理器,以及ALTERA公司的EPM7128A系列可编程逻辑控制器和扩展的64K RAM组成了控制部分,保证了系统对较大数据量的处理和信号的准确性。主回路以IPM智能功率模块为核心为电机提供高质量的驱动能力,并且具有智能的保护电路,保证了系统的安全性。外围电路包括电流采样、速度检测等等都具有提高驱动和抗干扰方面的设计,保证了闭环信号传递的可靠性。而串行通信电路和上位机控制软件的设计则提供了对系统的远程监控。
软件设计上考虑DSP数据处理及程序实现,对相应的技术进行了处理或改进,使到能够在DSP平台上实现各种控制技术,包括对各种信号进行了格式的转换、PID调节的数字实现等等。对于整个控制技术的实现,本文都提出了完整方案,并在硬件平台上面运行。而通过实验数据也证明了采用本文的控制策略获得了较好的效果。