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针对传统数控伺服技术形成的封闭系统不同设备之间无法实现信息交换、不同的软件之间无法实现信息的传输、不同的数据库之间无法实现数据的共享的情况,本文重点研究了一种基于PC机的开放式直线交流伺服系统的设计,并就其产生背景、特点和优势作了详细的阐述,论证了设计开放式交流伺服系统的必要性和可行性。基于PC机的开放式直线交流伺服系统是一种模块化、可重构、可扩充的软硬件系统,其核心是开放式,即这一系统建立在通用体系结构的PC机平台上,系统中各模块相互独立,各模块之间的接口协议明确,系统的开放性允许用户将先进的控制策略和个性模块植入其中。该系统具有互换性、可伸缩性、可移植性、互操作性和可扩展性。
本文研究了基于PC机的开放式直线交流伺服系统的实现方案。在硬件平台设计中进行了工控机组件及外围I/O接口卡的配置,软件平台设计中则完成了软件开发环境和编程语言的选择,介绍了一种图形化编程语言LabVIEW,提出了系统软件设计的基本原则。在上述系统软、硬件平台确定以后,对系统的实时性进行了研究。为了最大限度的实现开放性,硬件电路采用模块化的设计方法,包含传感反馈单元及功率驱动单元,并针对直线电机位置检测的特点,采用了基于霍尔开关型位置传感器+光栅尺的复合式磁极位置检测方法,从而实现了磁极位置的精确定位,保证了矢量控制的顺利实现。软件方面同样采用模块化设计方法,由操作面板模块、电流采样模块、电机速度和位置计算模块、矢量变换模块、PID调节模块、故障处理模块、SVPWM生成模块组成,这些模块协调工作,共同来完成直线交流伺服系统的控制、调节工作。
随着PC机软、硬件技术的发展,基于PC机的开放式直线交流伺服系统的性能、开放程度也必将得到进一步的完善和提高,在生产实践中具有广阔的应用前景,既可以作为验证所编控制策略的实验平台,也可以作为完整的控制平台提供给用户使用。