基于DSP的全自动直驱工业平缝机控制系统研究

摘要

机电一体化是未来工业平缝机的发展的主要趋势，全自动直驱工业平缝机控制系统是基于DSP的无刷直流电机控制系统，集成了光、电、磁为一体的典型机电一体化产品。控制系统以DSP为控制核心，并根据平缝机制动/启动快，调速范围广，定位精确的要求，设计和研制了实验样机，并经过五次改版调试，已基本具备产业化生产的要求。
　　 本论文主要完成了以下几方面工作：
　　 (1).在分析无刷直流电机的结构和数学模型的基础上，提出了相应的控制策略。根据工业平缝机控制系统是一个滞后、时变、非线性的控制系统，对普通PID算法进行了改进，采用分段PID控制方式。
　　 (2).进行了基于DSP全自动工业平缝机控制性系统的软硬件设计。硬件包括电源、IPM驱动电路、DSP控制电路、键盘电路、码盘电路以及脚踏板电路。针对直驱工业平缝机功能多且逻辑复杂的特点，软件部分重点对程序进行了模块化设计。
　　 (3).实验研究了控制系统的调速性能和停针位置，考核了各种控制策略，各项指标均能满足平缝机的性能要求。

目录

文摘

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致谢

1绪论

1.1工业平缝机概述

1.2研究背景及意义

1.3直驱工业平缝机的发展

1.4无刷直流电机

1.4.1无刷直流电机的发展

1.4.2无刷直流电机的分类

1.4.3无刷直流电机的特点

1.5论文的主要工作

1.6小结

2无刷直流电机

2.1无刷直流电机基本原理

2.2无刷直流电机数学模型

2.2.1电压方程

2.2.2转矩方程

2.2.3状态方程

2.3无刷直流电机的微机控制

2.3.1换相控制

2.3.2无刷直流电机的调速

2.3.3 PWM调制方式对转矩脉动的影响

2.3.4电机的制动控制

2.4小结

3控制系统电路设计

3.1控制系统整体方案

3.2控制电路设计

3.2.1 DSP控制电路设计

3.2.2保护电路设计

3.3功率电路设计

3.3.1整流电路

3.3.2开关电源设计

3.3.3 IPM功率模块

3.4外围电路设计

3.4.1脚踏板

3.4.2光码盘

3.4.3操作面板

3.4.4电磁铁

3.6小结

4控制系统软件设计

4.1主程序设计

4.2功能子程序设计

4.2.1缝制功能子程序

4.2.2脚踏板信号处理子程序

4.2.3键盘子程序

4.3调速程序设计

4.3.1 PID调速

4.3.2增量式PID调速算法

4.3.3分段PID调速

4.3.4速度计算方法

4.4小结

5控制系统研究结果

5.1系统电路板

5.2系统调速曲线

5.3停针位置测试

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

作者简历