開題報(bào)告例一.doc_第1頁(yè)
開題報(bào)告例一.doc_第2頁(yè)
開題報(bào)告例一.doc_第3頁(yè)
開題報(bào)告例一.doc_第4頁(yè)
開題報(bào)告例一.doc_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩7頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

江蘇科技大學(xué)攻讀碩士學(xué)位研究生論文開 題 報(bào) 告學(xué)科、專業(yè):電力電子與電力傳動(dòng) 姓 名: 研 究 方 向:基于DSP的交流伺服 驅(qū)動(dòng)器研究 指 導(dǎo) 教 師: 研究生類別: 全日制研究生 填表時(shí)間: 2007 年 11 月 2 1 日基于DSP的交流伺服驅(qū)動(dòng)器研究一、本課題研究的意義伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分,它廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化裝備中。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,各個(gè)行業(yè)對(duì)伺服系統(tǒng)的需求日益增大,并對(duì)其性能提出了更高的要求。因此研究、制造高性能、高可靠性的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是工業(yè)先進(jìn)國(guó)家競(jìng)相努力的一個(gè)目標(biāo),有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著電力電子學(xué)、微電子學(xué)、傳感技術(shù)、永磁技術(shù)和控制理論的快速發(fā)展,尤其是先進(jìn)控制策略的成功應(yīng)用,基于數(shù)字控制己成為伺服驅(qū)動(dòng)控制的發(fā)展方向,而高性能數(shù)字信號(hào)處理器DSP和功率電子器件的發(fā)展為伺服控制的全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供了條件。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用,已具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)及四象限運(yùn)行等良好的技術(shù)性能,交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究將繼續(xù)成為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn),并將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是研制開發(fā)各種先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù),目前我國(guó)高性能數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人所采用的電機(jī)伺服系統(tǒng)仍然主要依靠進(jìn)口,這種現(xiàn)狀限制了我國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,通過借鑒國(guó)外研究工作的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),從高起點(diǎn)出發(fā),盡早研制出具有當(dāng)今國(guó)際水平的高性能、實(shí)用化的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),對(duì)于促進(jìn)我國(guó)航空、航天、國(guó)防及工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的發(fā)展,跟蹤和趕上世界先進(jìn)水平均有重要意義。二、本課題的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2.1 研究現(xiàn)狀伺服驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展與伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展相適應(yīng),主要依賴于電力電子器件、微電子技術(shù)的發(fā)展。電力電子器件是組成大功率電子裝置的核心,對(duì)整個(gè)裝置的性能、體積、重量和價(jià)格的影響非常大。目前電力電子器件IGBT成為伺服驅(qū)動(dòng)器的首選功率開關(guān)器件,使伺服驅(qū)動(dòng)器PWM開關(guān)頻率提高到1OKHZ 以上,從而實(shí)現(xiàn)了伺服驅(qū)動(dòng)器的高頻化,提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度,而且對(duì)降低電動(dòng)機(jī)噪聲、減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)極為有利,在性能上獲得較大的改善。電力電子器件的應(yīng)用難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)合理的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路,新一代的智能功率模塊(IPM)是集功率器件IGBT、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路于一體,實(shí)現(xiàn)過流、短路、過熱、欠壓保護(hù),模塊包含三相橋逆變器,從而使裝置體積縮小,可靠性提高。微處理器的應(yīng)用把伺服驅(qū)動(dòng)器推向數(shù)字化的發(fā)展新階段,使伺服驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)手段發(fā)生了根本性變化。微處理器基本上滿足高性能交流伺服驅(qū)動(dòng)的需要,但由于市場(chǎng)的原因,價(jià)格比較昂貴。九十年代初,DSP開始在交流伺服系統(tǒng)中出現(xiàn),主要有TI公司的TMS32O系列、MOTOROLA公司的68000系列以及NEC公司的PD7720系列等等。DSP是一種高速的微處理器,其最大特點(diǎn)就是運(yùn)算速度非???,它比目前的16/32位微處理器的運(yùn)算速度至少快一個(gè)數(shù)量級(jí),而且它內(nèi)部也集成了足夠豐富的外設(shè)模塊。因此,具有很強(qiáng)運(yùn)算處理能力的DSP能滿足電流環(huán)的實(shí)時(shí)控制的高要求。2.2發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的研究及使用狀況,可歸納出以下幾種發(fā)展趨勢(shì):(l)交流化從對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的控制來(lái)看,交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)明顯,隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,新一代高性能微處理器的不斷推出,加速了交流伺服取代直流伺服的進(jìn)程。(2)全數(shù)字化DSP的出現(xiàn)為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的全數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。全數(shù)字化的突出特點(diǎn)是軟件伺服,從而大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的柔性。具體來(lái)說,全數(shù)字伺服系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點(diǎn):A.能明顯地降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件成本。根據(jù)目前微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),速度更快、功能更新的微處理器不斷涌現(xiàn),硬件費(fèi)用會(huì)變得很便宜。體積小、重量輕、能耗小是其共同的優(yōu)點(diǎn)。B.硬件電路采用了集成電路和大規(guī)模集成電路,可靠性比較高。C.易于通用化,可以設(shè)計(jì)適合于眾多電力電子系統(tǒng)的統(tǒng)一硬件電路,而軟件可以模塊化設(shè)計(jì),以構(gòu)成適用于不同應(yīng)用對(duì)象的控制算法,滿足不同的用途。D.采用微處理器的數(shù)字控制,使信息雙向傳遞能力大大增強(qiáng),提高分級(jí)控制能力,使系統(tǒng)趨于智能化。(3)智能化現(xiàn)代控制理論的發(fā)展與應(yīng)用彌補(bǔ)了經(jīng)典控制理論對(duì)時(shí)變、非線性、隨機(jī)性系統(tǒng)無(wú)能為力的缺陷,對(duì)不確定、非線性等復(fù)雜問題,提出了自適應(yīng)、變結(jié)構(gòu)、魯棒控制等控制策略。這些控制方法大大提高了系統(tǒng)的魯棒性,與經(jīng)典控制理論結(jié)合起來(lái),已被廣泛采用。計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程的迅速發(fā)展,微機(jī)的廣泛使用,使得許多控制算法和直覺推理得以實(shí)現(xiàn),因此,智能化在交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用必將隨時(shí)代的發(fā)展而發(fā)展。三、課題研究任務(wù)、內(nèi)容與方法本課題主要涉及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究,以及基于DSP的永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì),使控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較高的定位精度、較寬的調(diào)速范圍及快速的動(dòng)態(tài)特性。3.1本課題研究任務(wù)可歸納為以下幾點(diǎn):1、掌握交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理及硬件結(jié)構(gòu);2、對(duì)電機(jī)控制專用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行研究,掌握其結(jié)構(gòu)原理及其外圍電路設(shè)計(jì)方法;3、分析永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和數(shù)學(xué)模型;4、進(jìn)行基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì);5、進(jìn)行基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì);6、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、仿真研究。3.2課題研究?jī)?nèi)容與方法:(1)伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究伺服驅(qū)動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)主要由DSP、模擬電流環(huán)和IPM組成(如圖1所示).iwiviu電流反饋編碼器信號(hào)輸入指令輸入 A B C 電機(jī) IPM 三角波 產(chǎn)生回路 比較器 比較器 比較器 電 流 環(huán)DSP 圖1. 伺服驅(qū)動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)圖中DSP為控制核心,主要完成速度和位置環(huán)的控制算法、電流的2/3相坐標(biāo)變換以及A/D和D/A的轉(zhuǎn)換等工作.電機(jī)的不同控制方式主要體現(xiàn)在DSP內(nèi)部的控制算法上,而整個(gè)系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)則完全相同.伺服驅(qū)動(dòng)器可用于驅(qū)動(dòng)交流感應(yīng)電機(jī)和交流永磁伺服電機(jī)。此時(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線形、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng),通過坐標(biāo)變換,可以使之降階并簡(jiǎn)化,但是并沒有改變系統(tǒng)非線形、多變量的本質(zhì)。本次研究的伺服驅(qū)動(dòng)器試通過采用磁場(chǎng)定向的控制原理(FOC)和坐標(biāo)變換,實(shí)現(xiàn)矢量控制(VC),同時(shí)結(jié)合正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)控制模式對(duì)交流永磁電機(jī)進(jìn)行控制。伺服驅(qū)動(dòng)器控制交流永磁伺服電機(jī)(PMSM)伺服驅(qū)動(dòng)器在控制交流永磁伺服電機(jī)時(shí),可分別工作在電流(轉(zhuǎn)矩)、速度、位置控制方式下。系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。 圖2.伺服驅(qū)動(dòng)器控制PMSM時(shí)的控制框圖由于交流永磁伺服電機(jī)(PMSM)采用的是永久磁鐵勵(lì)磁,其磁場(chǎng)可以視為是恒定;同時(shí)交流永磁伺服電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速就是同步轉(zhuǎn)速,即其轉(zhuǎn)差為零。這些條件使得交流伺服驅(qū)動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)交流永磁伺服電機(jī)時(shí)的數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜程度得以大大的降低。(2) DSP相關(guān)技術(shù)研究DSP是控制系統(tǒng)的核心單元,主要負(fù)責(zé)速度伺服、電流環(huán)控制、模擬給定A/D轉(zhuǎn)換、PWM控制、總線通信、起??刂?、正反轉(zhuǎn)控制、實(shí)時(shí)顯示等,除此之外,還要監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)信號(hào),例如:過流、過壓、過熱、霍爾故障等緊急狀況。(3) 電流檢測(cè)及過流保護(hù)電流檢測(cè)主要有兩個(gè)作用,其一,檢測(cè)系統(tǒng)是否發(fā)生或存在缺相故障,其二,當(dāng)系統(tǒng)母線上的電流過大(大于某一給定值),通過DSP的A/D采樣可以報(bào)警并處理,同時(shí)將報(bào)警信號(hào)送CPLD處理,關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路控制信號(hào)。電流傳感器采用LEM霍爾型電流傳感器,電壓檢測(cè)和過壓保護(hù)與電流基本相同。(4)智能功率模塊IPMIPM是大功率驅(qū)動(dòng)開關(guān)管IGBT的集成產(chǎn)品,驅(qū)動(dòng)電路要求比較特殊,在大功率電器控制中,安全有效的控制它是十分有必要的。因此,在IPM驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中,要同時(shí)重點(diǎn)考慮浪涌吸收電容、續(xù)流二極管的配置,以及接地、隔離、散熱等處理。(5)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)充分發(fā)揮DSP在運(yùn)算能力、指令速度、存儲(chǔ)空間方面的優(yōu)勢(shì),采用電流內(nèi)環(huán)、轉(zhuǎn)速外環(huán)的雙環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)高精度的伺服控制。軟件設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能:捕獲中斷CAP對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速采樣,實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制;PWM產(chǎn)生和調(diào)速控制;電流檢測(cè)及電流內(nèi)環(huán)控制;電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制、起??刂频?。4.課題研究可能遇到的難點(diǎn)及解決辦法本次論文設(shè)計(jì)中,可能會(huì)存在的難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)策略如下:(l)如何提高驅(qū)動(dòng)控制器的穩(wěn)定性、可靠性及系統(tǒng)的電磁兼容性是控制系統(tǒng)較難解決的問題,主要在電路設(shè)計(jì)、控制器環(huán)境保護(hù)上進(jìn)行研究。(2)大功率器件驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路設(shè)計(jì),大功率控制系統(tǒng)的工作電流通常也比較大,合理、及時(shí)、有效的保護(hù)電路設(shè)計(jì)比較困難,也是必不可少的,特別是在系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)電路是十分重要的。(3)DSP軟件伺服驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì),重點(diǎn)研究以C語(yǔ)言為主體編程語(yǔ)言的伺服控制程序設(shè)計(jì),并盡量做到程序的模塊化、優(yōu)化等。5.論文預(yù)期取得的結(jié)果研制基于DSP的高性能伺服驅(qū)動(dòng)器的控制方案,力求在更寬調(diào)速范圍和更高的定位精度上對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。完成基于DSP的數(shù)字永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)及軟件編程,并對(duì)其進(jìn)行仿真及實(shí)驗(yàn)。(本課題設(shè)計(jì)導(dǎo)師提供DSP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及相關(guān)軟件)6.本課題研究進(jìn)展安排: 2007 2008101112123456789101112選題課題分析建模及仿真系統(tǒng)調(diào)試撰寫論文、準(zhǔn)備答辯參考文獻(xiàn):(1) 王曉明,王玲編著.電動(dòng)機(jī)的DSP控制.北京:北京航空航天大學(xué)出版社. 2005年3月.(2) 發(fā)展我國(guó)伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)的探討. 自動(dòng)化信息. 2007年8月(3) 王愛祥等. 全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器的研究. 南京:南京電子研究所 2006年3月(4) 楊明.永磁交流速度伺服系統(tǒng)抗飽和設(shè)計(jì)研究. 中國(guó)機(jī)電工程學(xué)報(bào) 2007年(15)(5) 劉日寶,全數(shù)字永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究.南京:南京航空航天大學(xué).2004年3月(6) 暨綿浩. 數(shù)字化永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器研究. 廣東工業(yè)大學(xué).2006年4月(7) 邢杰. 基于DSP的全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì). 太原:中北大學(xué).2005年4月(8) 交流永磁同步系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展. 電氣時(shí)代,2005,9:104107(9) 葉康豐.基于DSP的永磁同步電機(jī)DTC控制策略的研究J.杭州:浙江大學(xué),2005:1012(10) 章云,謝莉萍,熊紅艷編著.DSP控制器及其應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2002年3月(11) 尹勇,歐光軍,關(guān)榮鋒編著.DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS開發(fā)指南M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2004年7月.(12) 王兆安,黃俊.電力電子技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2003年9月(13) 竇汝振,許鎮(zhèn)琳高性能全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)的研究J組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2003,20(9):6668(14) 蘇奎峰,呂強(qiáng)等.TMS320F2812原理與開發(fā).北京:電子工業(yè)出版社,2005年4月:423438(15) 張衛(wèi)寧,TMS320C2000系列DSP原理及應(yīng)用.北京:國(guó)防工業(yè)出版社. 2002年4月:203209(16) 倪斌,唐 楊. 基于DSP的交流伺服電機(jī)電壓控制方法.杭州:浙江大學(xué),2006年12月(17) 蘇濤,蔡建隆,何學(xué)輝等.DSP接口電路設(shè)計(jì)與編程.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.11(18) 曹榮昌,黃娟.方波、正弦波無(wú)刷直流電機(jī)及永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)、性能分析.電機(jī)技術(shù),2003(l):36(19) 王宗培,韓光鮮,程智,程樹康.無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的方波與正弦波驅(qū)動(dòng).微電機(jī),2002,35(6):36(20) Muhammed Fazlur Rahman,Md.Enamul Haque,LixinTang, Li minzhong. Problems Assoeiated With the Direct Torque Control of an Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor Drive and Their Remedies J. IEEE. Trans. Power Electron. 2004,51(4):799809(21) Rubaai, Ahmed. Ofoli, Abdul R. Cobbinah, Donatus. DSP-based real-time implementation of a hybrid H infinity adaptive fuzzy tracking controller for servo-motor drives. IEEE Transactions on Industry Applications, v 43, n 2, March/April, 2007, P476-484(22) Texas Instruments Incorporated. TMS320C28x系列DSP的CPU與外設(shè)(上).張衛(wèi)寧譯.北京:清華大學(xué)出版社,2004:1096(23) Texas Instruments Incorporated. TMS320C28x系列DSP的CPU與外設(shè)(下).張衛(wèi)寧譯.北京:清華大學(xué)出版社,2005:273382(24) Y.S.Chen,Z.Q.Zhu,D.Howe.Slotless Brushless Permanent Magnet Machines:Influence of Design Parameter J,IEEE.Transactions on Energy Loversion,1999,14(3),686691。(25) TMS320LF/C28x-A DSP Controllers CPU and Instruetion Set Referenee Guide,Texas Instruments, 2002(26) Yin Yonglei,Li Yonggang. Study of PMSM digital servo system based on DSP and CPLD. ICEMS 2005: Proceedings of the Eighth International Conference on Electrical Machines Systems, 2005, P15541558(27) Shi Jingzhuo, Xu Dianguo, Wang Zongpei. Study of the hybrid stepping motor servo system based on DSP. Diangong Jishu Xuebao/Transactions of China Electrotechnical Society, v 21, n 4, April, 2006, p 72-78(28) TMS320C2xx/C28x Code Composer Users Guild,Texas Instruments Inc, October, 2000(29) J.Zhou, Y.Wang. Adaptive Backstepping speed controller design for a permanent magnet synchronous motor J. IEEE Proceeding Electrical Application, 2002, 149 (2):165172(30) TMS320 DSP Algorithm standard Rules and Guidelines

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論