论文部分内容阅读
交流永磁同步电机由于定位精度好、能量利用率高、功率密度大等优点被广泛应用于伺服运动控制中。随着近年来工业机器人产业的不断发展,伺服应用需求也越来越大,与此同时,对于伺服的性能也提出了更高的要求。因此,开发一款通用接口的高性能交流伺服控制器具有很强的现实意义。本文正是基于这样的背景下,对通用接口型伺服控制器做了如下研究工作。(1)分析了三相永磁同步电机的数学模型,并基于面装式永磁同步电机进行了矢量解耦算法的研究以及调节器的设计。通过阅读大量相关文献,对比了常见的几种控制方法,最终确定了基于转子磁场定向的矢量控制策略。(2)针对永磁同步电机硬件系统容易出现不稳定的问题,充分考虑了实际应用中可能出现的各种突发情况,完善了硬件电路保护措施,并进行了优化设计。同时,分析了硬件干扰源的来源给出了EMC设计措施,强化了硬件电路可靠性,为软件调试工作的顺利进行及后续实验的开展提供了有力的保障。(3)基于带浮点运算单元的Cortex-M4内核和CPLD可编程逻辑控制芯片完成了硬件电路的设计与调试,同时设计了通用接口电路以及基于EtherCAT工业以太网的从站节点电路,实现了基于转子磁场定向的矢量解耦控制程序代码的编写以及三闭环调速实验。(4)提出了控制器实现高性能的措施方法。针对位置环应用的需求,提出了分段PID控制思路并结合传统PID控制器存在的问题,探讨了自抗扰控制算法的实现原理,并进行了MATLAB仿真对比试验,为后续该算法在硬件平台上的移植奠定了基础。