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基于DSP的直流伺服电机调速系统的控制设计与仿真

于龙飞  
【摘要】: 近年来,直流伺服控制系统已经在船舶港口行业、精密数控机床、加工中心、机器人等领域得到了广泛的应用。随着计算机控制技术、数字信号处理器、电力电子、信息技术以及传感与检测等数控技术的发展,使得直流伺服控制系统朝着高精度、高速度和控制电路数字化、功率器件的模块化的方向发展。 针对直流伺服电动机和DSP的国内外发展现状和前景,本论文就此作了以下几个方面的工作:首先,详细分析了直流伺服电动机与DSP的发展现状和前景,并认为进行DSP对直流伺服电动机的调速研究具有很好的现实意义;其次,比较深入地介绍了直流电动机的主要特点和工作原理;随后介绍DSP在控制系统中的使用情况,特别是专用性DSP;再其次,介绍了本系统中要用到的直流伺服电机、电源、光电编码器和ICETEK-LF2407-A实验板;再其次,比较详细地描述了PWM调压调速原理以及H型双极性可逆PWM驱动系统的工作过程;再其次,依据TMS320LF2407A DSP芯片特点、在所搭建的实验平台上,用软件对直流伺服电动机的全数字双闭环的调速控制进行了编程,并进行了硬件的调速系统设计(其中软件设计主要包括:主程序设计、A/D中断处理子程序、电流PI调节、读编码器脉冲/计算转角增量和转速以及速度PI调节等;硬件设计则主要包括:整个直流伺服电动机调速系统方案的设计、电源及驱动电路设计和测量反馈单元设计);再其次,根据前面所介绍的理论铺垫、硬件设计和软件设计进行实验,检验并实现了最初目的,同时,结合理论与实验结果进行了一些必要的分析。 在本文最后,就普通PID控制在一些特殊场合可能存在的一些不足,引入了模糊PID控制这个概念,在简要的描述了模糊控制理论之后,通过MATLAB/Simulink对普通PID控制和模糊自适应PID控制进行了仿真,进而比较了两者的优劣,为今后实现在DSP上用模糊PID算法来进行调速控制做了试探性的探讨。同时也对本文今后的研究方向提出了一些改进思路。


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