基于DSP的工业缝纫机伺服控制系统研究与设计

摘要

永磁交流伺服系统广泛应用于消费品市场和工业现场中，而对于如家电、工业缝纫机等对成本要求较高的产品，迫切需要开发高性价比、专用控制的伺服系统。 着重研究了交流永磁同步电机的伺服控制，针对小惯量永磁同步电机，利用简易低分辨率光电编码器，提出一种无电流传感器空间电压矢量控制，即直接利用电压矢量进行控制，并对电压矢量进行角度补偿。由于省略了电流环，使整个控制系统硬软件结构更加简洁，可大大节约材料成本。系统采用PID控制策略，速度环和位置环采用PI控制以提高抗干扰性。同时，对单变量函数控制进行了结构分析和稳定性分析。 控制系统选用TI公司的TMS320F2407A DSP作为主控芯片，三菱PM20CSJ060 IPM作为功率驱动模块，硬件设计精密灵活，电路具备很强的抗干扰能力，并采用多种隔离和屏蔽措施以提高EMC性能。系统测试和服装厂小批量试用结果表明整套控制系统完全满足工业平缝机的缝制需要，有较高的性能价格比，具备良好的市场前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题产生背景

1.1.1本文研究背景及意义

1.2伺服控制国内外现状

1.3论文主要内容

2伺服控制理论

2.1交直流伺服电机对比

2.1.1交流伺服电动机

2.1.2直流伺服电动机

2.1.3交、直流伺服电动机的性能比较

2.2伺服控制概念

2.2.1伺服控制系统要求

2.2.2交流伺服控制系统基本框架

2.3PID控制

2.3.1PID调节原理

2.3.2PID功能介绍

2.4速度伺服控制概念和速度测控方法

3交流永磁同步电机矢量控制

3.1PMSM物理模型分析

3.2PMSM矢量控制分析

3.2.1直一交逆变桥电路

3.2.2控制真值表

3.2.3电机矢量控制思想

3.3系统建模及仿真

3.3.1PMSM交流伺服控制系统模型的建立

3.3.2系统仿真模型

4 PMSM伺服控制实现方案

4.1系统实现方案

4.1.1系统框架介绍

4.2控制方案及其在TMS320LF2407A上的实现

4.2.1 PWM控制方案

4.2.2速度环设计

4.2.3位置环设计

5伺服控制系统的硬件设计

5.1电源驱动板

5.1.1基于TOP224的反激式开关电源

5.1.2IPM驱动电路

5.2主控板

5.2.1DSP控制器

5.2.2外围电路

5.3其他电路

5.3.1定位器电路

5.3.2脚踏板调速器电路

5.3.3操作面板电路

5.4小结

6伺服控制系统的软件设计及实验结果分析

6.1软件介绍

6.2实验结果及简要分析

6.2.1指令速度800RPM，目标位置为50圈运行时的曲线

6.6.2指令速度800RPM，目标位置为10圈运行时的曲线

6.6.3指令速度800RPM，目标位置为1圈运行时的曲线

7结论

7.1论文研究工作总结

7.2论文研究已完成以及有待改进的地方

攻读学位期间所发表论文

致谢

参考文献