基于绝对编码器的全数字化交流伺服系统的研究

【摘要】： 交流伺服系统作为数控机床、工业机器人等的重要驱动装置，在现代工业生产中获得了广泛的应用，人们对伺服控制产品的性能、功能及性价比要求也越来越高。以数字信号处理技术为基础、利用直接驱动技术、采用高性能控制策略的全数字化交流伺服控制系统必将成为伺服控制系统发展的趋势。 本文首先对交流伺服系统及直接驱动技术作了简略的概述，然后在对永磁环形力矩电机(PMRTM)的数学模型和控制理论进行了全面、深入研究的基础上，对电流环的设计、位置反馈和速度反馈单元的研制作了大量的研究。并研制开发了一套高性能、高精度的基于绝对位置编码器的全数字的交流伺服系统。 本文主要针对于绝对编码器研制了高性能的位置和速度反馈单元，设计了基于新型接口的位置检测和速度反馈单元，给出了一种基于新型绝对式编码器及信号处理电路的设计与实现过程。开发了基于DSP和CPLD的绝对编码器位置信号采集的处理电路。采用先进的Endata接口协议，完成了信息的高速串行传输，并将位置信息以高效的编码格式输出。并且利用M／T法实现了绝对位置编码器的宽范围、高精度的速度反馈。 在上述工作的基础之上，研制并开发了一套基于双DSP的高精度全数字交流伺服系统，并设计开发了相应的控制接口功能。该系统以高性能的矢量控制为核心，通过位置、速度和电流三环结构的合理设计，使伺服系统实现了宽调速范围和良好的动静态特性。为交流伺服系统的深入研究搭建了实验平台。