基于運(yùn)動(dòng)控制板卡的二維交流伺服系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)位置伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等高精度、高性能場(chǎng)合的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在新一代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高效率和高可靠性的運(yùn)動(dòng)控制，伺服控制器的設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以交流伺服電機(jī)為控制對(duì)象，在研究了現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了二維交流伺服系統(tǒng)，同時(shí)研究了其在數(shù)控和教學(xué)方面的實(shí)際應(yīng)用。
　　 本文對(duì)交流伺服系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析，包括外部接

2、線和內(nèi)部模塊等。文中采用運(yùn)動(dòng)控制卡ADT850作為上位控制裝置，構(gòu)成“PC-BASED”運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，并且詳細(xì)討論了交流伺服系統(tǒng)的位置控制方式。運(yùn)動(dòng)控制卡在接收到PC機(jī)的運(yùn)動(dòng)指令并經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信號(hào)處理和運(yùn)算后，就給伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出一定頻率的脈沖和方向指令。伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)來(lái)的位置指令信號(hào)經(jīng)過(guò)PID等控制運(yùn)算后輸出電壓信號(hào)，使馬達(dá)產(chǎn)生力矩以驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照指令運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　 文中基于PMSM的解耦狀態(tài)方程對(duì)位置伺服系統(tǒng)的電流環(huán)和速度

3、環(huán)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，并著重研究了伺服系統(tǒng)的半閉環(huán)控制方案。根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部算法，文中在速度環(huán)使用了速度觀測(cè)器作為速度前饋，從而提高了系統(tǒng)的速度響應(yīng)性能。同時(shí)，本文在位置環(huán)采用了振動(dòng)抑制控制來(lái)消除位置指令中的振動(dòng)頻率分量，從而達(dá)到抑制負(fù)載最前端振動(dòng)的目的。
　　 在軟件應(yīng)用方面，眾為興公司提供了ADT850卡及其開(kāi)發(fā)庫(kù)，本文對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)所用的控制軟件NUT-Servo。該軟件使用比較方便，適用于一般的數(shù)

4、控裝置，可以識(shí)別多種G代碼文件。另外，本文利用板卡庫(kù)函數(shù)開(kāi)發(fā)了VC++編程平臺(tái)，運(yùn)用板卡的多種插補(bǔ)功能，可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)。為了方便學(xué)生學(xué)習(xí)先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)和提高軟件開(kāi)發(fā)能力，本課題在X-Y二坐標(biāo)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了多個(gè)VC++編程實(shí)驗(yàn)，文中主要列舉了兩個(gè)實(shí)例。
　　 本文利用高帶寬的濾波器進(jìn)行了伺服驅(qū)動(dòng)器的一些硬件特性測(cè)試，使得對(duì)驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部功能有了更深入的理解。同時(shí)，配合驅(qū)動(dòng)器的各種接線方式和參數(shù)設(shè)置，靈活運(yùn)用到不同場(chǎng)合。文中還指出