论文部分内容阅读
电-机械转换模块是连接电气元件和机械元件的桥梁,是数字阀研究的关键,提高其性能是提高数字阀性能的前提。伺服电机作为数字执行元件,其性能对于数字阀的性能有直接影响,为了解决传统的步进电机在需要克服较大负载(包括惯性负载以及弹簧力等)时响应速度的限制,考虑用性能更好的伺服电机取代步进电机。本文对空心杯直流电机提出了双闭环伺服控制的方法,研究了控制系统及控制对象的数学模型、控制策略的软件实现,基于TMS320LF2812(DSP)的控制器的硬件设计等,解决了空心杯直流伺服电动机作为数字阀的电-机械转换器的前期技术问题。具体研究内容如下：1.结合空心杯直流伺服电机特有的无铁芯结构特点,对样机的电阻、转矩系数、反电势常数等参数进行测量,给出了样机的电压-转矩关系和转矩-转速关系,在此基础上建立了该直流电机的数学模型,对其稳态工作特性和动态响应进行理论分析,并在MATLAB中进行了仿真。2.介绍了电流和位置双闭环伺服系统的原理以及主要构成环节,给出了该控制系统的动态结构图和传递函数,并在MATLAB中进行了仿真。在电流环中添加串联校正环节,对其补偿特性进行研究,并在实验中比对补偿结果,证明该校正环节能够提高电流环的跟踪性能。3.介绍了直流伺服控制器的软硬件设计与实现方法,对控制器的硬件电路模块、DSP控制模块和软件控制策略进行了说明,并对正弦控制信号的产生及电流、位置闭环以及经典三项控制方法等关键算法的软件实现进行了陈述。4.搭建基于DSP的实验研究平台,对电流闭环控制时系统的频率响应进行了实验研究,对系统的响应曲线进行了分析。双闭环控制实验对直流电机位置闭环伺服系统中的理论和设计方法进行了验证,和仿真结果相吻合,表明双闭环控制策略是有效的。5.对全文的主要研究工作和取得成果进行总结,并对之后进一步研究的工作和方向做了展望。