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速率转台是测试惯性元器件性能的重要设备,也是航空、航天、航海、勘测等国防领域中最常用的测试设备之一。从国内外转台发展的总体趋势来看,“高频响,超低速,宽调速,高精度”是其主要性能指标和发展方向。全数字化及交流伺服系统对于转台这些指标的实现有着积极的作用,也是转台发展的一个重要方向。
本文首先从机械台体结构、驱动元件和测量反馈元件、转台对象数学模型、转台控制回路设置及分析四个方面分析和了解了基于PMSM伺服系统的单轴速率转台的系统结构和基本特点。
然后对伺服控制系统进行了理论研究。在对交流永磁同步电动机数学模型、转子磁链定向矢量控制、空间电压矢量法PWM(SVPWM)波形的产生进行了理论分析的基础上,推导出空间电压矢量的控制规律,以使伺服系统获得恒转矩、低脉动的特性。在此基础上,应用MATLAB/SIMULINK对系统模型进行了仿真,验证了算法的有效性。
为了验证并实现上述控制思想,这里搭建了基于TMS320F2812的速率转台永磁交流伺服控制系统硬件试验平台。同时编写了全部的控制程序,利用转子磁链定向矢量控制、空间矢量PWM控制及电流回路和速度回路的调节等控制方法实现了具有位置、速度和电流三个回路的速率转台永磁交流伺服系统的控制。