基于DSP工业缝纫机运行控制研究

摘要

通过控制直流无刷电机完成工业缝纫机相关性能，使服装生产半自动化或全自动化，这有利于提高生产效率。本文利用智能控制器对直流无刷电机进行转速、电流双闭环控制，完成工业缝纫机稳速功能；利用改进型固定力矩调预置位移法进行制动停机，实现精确停机位置。这两个重要功能的实现为进一步研究提供了重要基础。 本文在以前研究成功基础上，做了如下研究和探讨： 首先分析了直流无刷电机与其他电机的异同，指出直流无刷电机具有惯量小、启动快、寿命长等特点。文章进一步指出三相六状态控制模式是直流无刷电机的主要运行模式。依据不同绕组接法和导通模式，本文对直流无刷电机的运行特点进行了分析。结合实际，本课题采用了三相星型接法、二二导通模式。 其次本文建立直流无刷电机的数学模型，为双闭环控制奠定了基础；文章着重分析其运行机理及H/L-PWM-ON 策略，指出此种策略同属三相六状态运行模式。H/L-PWM-ON控制策略在不增加开关损耗的基础上，具有换相时转矩脉动小、能量反馈迅速、停机速度快的特点。为进一步减小换相转矩脉动，文章在H/L-PWM-ON基础上嵌入延迟换相策略。实验验证了延迟换相策略能减小换相转矩脉动的正确性。 再次本文在数学模型和数学计算的基础上，通过在线调试设计一组参数，进行速度、电流PI双闭环控制，实现直流无刷电机良好的启动、跟随和抗扰动等目标。 针对20 mm停机位置，此文在仔细分析缝纫机制动停机过程基础上，实验采用四种方法进行制动停机。其中方法一为固定占空比调时间法，方法二为延迟换相补偿法，方法三为固定力矩调预置位移法，方法四为改进型固定力矩调预置位移法。最后得出结论：方法四实现停机目标精度。 本文还简单介绍了数字控制和DSP处理器的特点。实验采用TI公司生产的T1320LF2407A芯片，此款芯片具有资源丰富、功能强大、适合控制电机的特点。 文末还对全文的工作进行了总结和展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1工业缝纫机优势及现状

1.2直流无刷电机

1.2.1电机的分类

1.2.2直流无刷电机的特点

1.2.3直流无刷电机换相控制及实现

1.2.4直流无刷电机闭环系统

1.2.5直流无刷电机的应用场合

1.3研究背景及课题目标

1.4小结

第二章直流无刷电机运行原理

2.1 工业缝纫机系统组成

2.1.1主电路的选择

2.1.2控制电路的设计

2.2直流无刷电动机的数学模型

2.3直流无刷电动机的运行方式

2.3.1星型连接

2.3.2三角形连接

2.4直流无刷电机的控制策略

2.4.1控制策略比较

2.4.2转矩脉动比较

2.5控制策略特点

2.5.1 PWM调速

2.5.2电流双象限电路

2.6延迟换相对转矩脉动的补偿

2.6.1延迟换相原理

2.6.2延迟换相补偿实验结果

2.7小结

第三章工业缝纫机系统闭环控制

3.1 PID环的简介及设计

3.1.1 PID环的简介

3.1.2电机控制传递函数

3.2速度、电流反馈的检测

3.2.1速度的检测

3.2.2电流的检测

3.3系统PI环的数字实现

3.3.1数字控制的优点

3.3.2 DSP芯片的简介

3.3.3 PI环的具体实现

3.3.4程序流程

3.3.5程序的抗扰动

3.4实验结果及论证

3.4.1工业缝纫机启动特性及跟随性能

3.4.2抗扰动性能

3.4.3电流内环调节

3.5小结

第四章工业缝纫机停机位置控制

4.1停机制动概述

4.1.1能耗制动

4.1.2回馈制动

4.1.3反接制动

4.2位置变化及停机过程

4.2.1位置控制概述

4.2.2旋转运动位置变化

4.2.3停机过程

4.3制动阶段发生换相对精度的影响

4.4停机方法及实验结果

4.4.1固定占空比调时间法

4.4.2延迟换相补偿法

4.4.3固定力矩调预置位移法

4.4.4改进型固定力矩调预置位移法

4.5小结

第五章全文总结和工作展望

5.1全文内容总结

5.2 工作展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢