基于EtherCAT總線的交流伺服控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)(PMSM)具有功率密度大、效率高、控制性能良好等優(yōu)點，逐漸取代直流電機(jī)成為主流的伺服電機(jī)。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)開始廣泛應(yīng)用于機(jī)器人控制、數(shù)控機(jī)床、航空航天等領(lǐng)域，具有很大的市場。與此同時，很多控制場合對伺服系統(tǒng)通訊的實時性以及同步性提出了更高的要求，將現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)成了研究的熱點。在此背景下，本文研究了基于EtherCAT總線的交流伺服系統(tǒng)。
　　首先分析了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模

2、型，討論了矢量控制以及空間矢量脈寬調(diào)制策略原理。交流伺服系統(tǒng)采用了基于PID的電流、速度、位置三環(huán)串級典型控制結(jié)構(gòu)，通過分析各個環(huán)路的傳遞函數(shù)，討論了電流、速度和位置調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法，為調(diào)節(jié)器實際參數(shù)調(diào)試提供了理論依據(jù)。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，探討了電流環(huán)優(yōu)化策略，對電流環(huán)多個細(xì)節(jié)技術(shù)進(jìn)行了研究。對系統(tǒng)的測速環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入研究，并提出了一種最小二乘法測速方法來提高測速性能。
　　在伺服系統(tǒng)理論研究基礎(chǔ)上，完成了交流伺服系統(tǒng)平臺的設(shè)計

3、，包括以智能功率模塊(IPM)為核心的主電路設(shè)計、基于反激開關(guān)電源的控制供電設(shè)計、以STM32+CPLD雙處理器為核心的控制電路設(shè)計，以及在STM32+CPLD上完成了系統(tǒng)控制程序的設(shè)計。在分析EtherCAT總線原理基礎(chǔ)上，研究了伺服系統(tǒng)EtherCAT接口技術(shù)。以專用EtherCAT從站控制芯片ET1100和伺服系統(tǒng)的STM32控制器作為EtherCAT從站設(shè)備，實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的EtherCAT總線通訊功能。
　　最后，搭建了