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          基于F2808的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2012-08-11 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          1 引言
          與其他電機(jī)相比,構(gòu)成的交流伺服系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì),如效率高、低速性能好、轉(zhuǎn)子慣量小等,因此研究構(gòu)成的高性能驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng),具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。針對(duì)控制的工程實(shí)際,設(shè)計(jì)了一種基于DSP F2808的數(shù)字系統(tǒng),采用直流母線電壓紋波補(bǔ)償、遇限削弱積分PI控制算法、防振蕩處理等控制策略,實(shí)現(xiàn)PMSM高性能,給出了伺服控制系統(tǒng)相關(guān)原理、軟硬件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。基于上述方法開(kāi)發(fā)的控制裝置具有良好的性能,已獲得實(shí)際應(yīng)用。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/239399.htm

          2 交流伺服控制系統(tǒng)的相關(guān)控制方法
          2.1 PMSM轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制
          在d,q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制的PMSM電壓、磁鏈方程為:

          a.JPG



          式中:Rs為定子繞組電阻;ω為磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度;ψsd,ψsq,Ld,Lq,id,iq分別為d,q軸方向上的磁鏈、電感和電流分量;ψM為永磁體磁鏈。
          當(dāng)控制isd=0時(shí),電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方程為:
          Te=3npψMisq/2 (2)
          Te與isq成正比,控制isq可使PMSM獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。
          2.2 直流母線電壓紋波補(bǔ)償
          實(shí)際系統(tǒng)中,輸入電壓的波動(dòng)和電機(jī)負(fù)載的擾動(dòng)會(huì)引起變頻器直流母線電壓波動(dòng)。為減少母線電壓紋波擾動(dòng)對(duì)PWM輸出電壓的影響,需對(duì)直流母線電壓進(jìn)行合適的紋波補(bǔ)償,具體方法是在定子參考電壓Usα,β方向分量各乘一個(gè)加權(quán)系數(shù),計(jì)算方法如下:

          c1.jpg



          式中:index為調(diào)制系數(shù),滿(mǎn)足0index1,其具體值取決于輸出電壓的調(diào)制方式;x為Us在α,β方向的向量輸入,x=α,β;α*,β*為α,β方向的向量輸出。
          在這里采用的SVPWM中,index=0.866,0udcbus1對(duì)應(yīng)直流母線電壓的0~100%。y=sign(x)為符號(hào)函數(shù),定義如下:

          c.JPG


          2.3 遇限削弱積分PI控制算法
          傳統(tǒng)數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的增量式模型可寫(xiě)為:
          △u(k)=u(k)-u(k-1)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k) (5)
          式中:k為采樣次序;u(k)為k時(shí)刻PI調(diào)節(jié)器輸出;e(k)為k時(shí)刻輸入誤差信號(hào);Kp為比例增益;Ki為積分增益,Ki=KpT/TI,T為采樣周期,Ti為積分時(shí)間常數(shù)。
          為防止PI調(diào)節(jié)器積分溢出和輸出飽和,系統(tǒng)采用了遇限削弱積分的退飽和PI控制算法。當(dāng)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)入飽和區(qū)后,不再進(jìn)行積分項(xiàng)的累加,而執(zhí)行削弱積分運(yùn)算,可快速退出飽和。其具體控制算法為:e(k)=r(k)-y(k),u(k)=x(k-1)+Kpe(k),x(k)=x(k-1)+Kie(k)+KcorEpi,其中Kcor為校正增益因子,Kcor=Ki/Kp,Epi=uo-u(k),當(dāng)u(k)>Umax,uo=Umax;當(dāng)u(k)Umin,uo=Umin,否則uo=u(k)。


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