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啮合式电机控制策略研究

专 业: 机械设计及理论
关键词: 啮合式电机 特性检测 数字化控制器 功率变换器 控制策略
分类号: TN301.2
形 态: 共 106 页 约 69,430 个字 约 3.321 M内容
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内容摘要


啮合式电动机把减速器与伺服电机结合一体,是一种新型的磁阻类电机。

啮合式电机由于其自身的结构及运行特点,其电机特性和控制方式与传统电机存在着明显的不同,本文从电机特性检测、建模和控制策略三个方面对其进行研究。

啮合式电动机磁路存在着严重的饱和非线性,其电磁特性描述直接影响到电机的分析、设计与应用,测取电机准确的磁链特性和转矩特性,是实现电机准确建模和高性能控制的重要依据。

本文利用间接磁链测量原理,设计了基于DSP(数字信号处理器)的特性检测装置,通过计算分析得到啮合式电机样机的磁链、电感、转矩特性。

建立啮合式电机的模型是提高其系统控制性能的关键。

本文在实际测量电机磁链及转矩特性的基础上,建立电机的线性模型、准线性模型和非线性模型。

为实现系统参数优化,控制策略研究,系统动、静态性能分析,创造了条件。

将仿真计算结果与实验波形比较,验证了模型的有效性。

根据啮合式电机的特点,设计了基于DSP的全数字化控制器。

本文对控制驱动电路、功率变换器的设计进行了详细的分析。

控制电路以TMS320F2407控制器为核心,包括电源电路、电流电压检测电路、过压过流保护电路及位置速度检测电路、通讯电路等模块。

试验结果证明该系统结构简单、实用、运行效率高。

在理论分析的基础上,提出了啮合式电机的二种控制策略:

电流斩波控制策略(CCC)、角度位置控制策略(APC),并进行了详细的分析,通过仿真验证了方案的可行性。

采用模块化编程设计了系统的控制软件,并给出控制软件流程图,并在电机实验平台的上对这两种控制策略进行了验证..……

全文目录


摘要
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 电动机的发展历史和发展趋势
1.1.2 啮合式电动机的基本结构原理和特点
1.1.3 啮合式电动机的归类
1.2 本文的研究目标和目前国内外研究现状
1.2.1 啮合式电机电磁特性检测
1.2.2 啮合式电动机线性和非线性模型建立
1.2.3 电机驱动控制技术的发展
1.2.4 啮合式电动机的控制策略
1.3 本文的研究内容
第二章 啮合式电机特性检测
2.1 概述
2.2 电磁特性测量原理和方法
2.2.1 测量原理
2.2.2 测量系统原理图
2.2.3 矩角特性测量
2.3 基于DSP的数据采集
2.3.1 主程序流程
2.3.2 AD采集部分
2.3.3 定时器部分
2.3.4 编码器部分
2.3.5 串口部分
2.4 基于Lab/Windows的上位机
2.4.1 Lab/Windows介绍
2.4.2 软件部分
2.5 实验结果与分析
2.5.1 磁链特性分析
2.5.2 电感特性分析
2.5.3 矩角特性分析
2.6 小结
第三章 啮合式电动机数学模型
3.1 概述
3.2 啮合式电机的基本方程
3.3 啮合式电机的线性模型
3.3.1 绕组电感模型
3.3.2 绕组磁链模型
3.3.3 绕组转矩模型
3.4 准线性模型
3.5 基于测量参数的非线性模型
3.5.1 电流模型
3.5.2 转矩模型
3.6 小结
第四章 啮合式电动机数字化控制器设计
4.1 概述
4.2 控制器及外围电路设计
4.2.1 控制器
4.2.2 电源电路
4.2.3 电平转换电路
4.2.4 串行通信电路
4.2.5 CAN通信电路
4.2.6 时钟及复位电路
4.3 功率变换器设计
4.3.1 功率变换器主电路
4.3.2 半桥驱动电路设计
4.4 检测电路设计
4.4.1 位置检测
4.4.2 速度检测
4.4.3 电流、电压检测
4.4.4 过压过流保护电路
4.5 小结
第五章 啮合式电机的控制策略研究
5.1 概述
5.2 啮合式电机控制方法研究
5.2.1 电流斩波控制(CCC)
5.2.2 角度位置控制(APC)
5.2.3 优化组合控制方式
5.3 啮合式电机控制系统设计
5.3.1 控制系统原理图
5.3.2 数字PID调节器设计
5.4 控制系统软件设计
5.4.1 主程序设计
5.4.2 PWM设计
5.4.3 速度和位置检测设计
5.4.4 系统控制周期中断程序设计
5.4.5 绕组相电流、母线电压检测设计
5.5 电机测控平台与实验结果
5.5.1 啮合式电机的性能测试平台
5.5.2 啮合式电机测试平台
5.5.3 啮合式电机试验测试结果以及理论的验证
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献

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中图分类: > TN301.2 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 基础理论

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