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随着计算机、微处理器、电力电子器件的快速发展与矢量控制理论的成熟,交流伺服控制技术取得了长足的发展。高性能的交流伺服控制系统也从传统的模拟、数字模拟混合向全数字控制系统发展,并在越来越多的精确控制领域成为主流。
论文结合“IC精确定位伺服控制系统”项目,主要针对运动控制部分,研究开发出高性能、灵活、可靠的位置伺服控制系统,以满足整个系统对运动控制部分的要求。
本文深入研究了永磁交流同步电机的空间矢量控制原理,并详细阐述了控制器位置环、电流环和速度环三闭环控制方法。设计部分主要论述了系统的软硬件设计,包括伺服控制器的结构设计、硬件接口设计、软件结构设计、流程分析与程序编制。该伺服系统的总体结构由主控制程序、多轴运动控制卡、驱动单元、硬件接口I/O、PMSM伺服电机及精密运动平台组成。主控制程序基于VC++编程实现,通过各子功能模块发出控制指令,同时,接收并处理外部反馈信息。运动控制卡采用MCX314运动控制芯片来实现多轴伺服控制,控制卡根据从上位计算机上获取的运动指令完成插补计算并产生相应的控制脉冲,同时,接收外围反馈信息。驱动单元接收相关控制脉冲及指令,经过三闭环控制及功率放大完成对交流伺服电机的控制。整个控制系统软件及硬件的设计采用开放式、模块化的设计方法,方便用户使用及功能扩展。
经过对伺服控制系统软件与硬件的调试,实验结果证明该系统可满足高性能IC精确定位伺服控制系统的要求。