基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统的研究与设计
摘要
永磁同步电机交流伺服系统是由永磁同步电机、现代电力电子技术和控制技术相结合而形成的新型交流伺服系统，因其良好的运行性能成为当代电气传动界研究的热点之一。
本文在数字电机控制专用DSP芯片TMS320F240的基础上，以永磁同步电机为研究对象，对其控制器进行了系统的研究与设计。分析了水磁同步电机的数学模型，研究了永磁同步电机的矢量控制方法和空间矢量脉宽调制原理，讨论了位置环、速度环和电流环的控制方法，设计了模型参考模糊自适应位置控制器、PI速度器和PI电流控制器，组建了永磁同步电机交流伺服控制系统，设计DSP控制器，并开发了相应的软件。最后在MATLAB／SIMULINK环境下对系统进行了动态仿真，并给出了仿真结果。
PMSM AC servo system is one new-style AC servo system made up of PMSM , modern electronical technique and control technique.Because of its good performance,it has become one of research hotspots in electric drive of the time.
In this thesis,Based on a digital signal processor TMS320F240,a controller for PMSM is researched an designed.we analyzes the mathematics model of PMSM,researchs vector control of PMSM and space vector PWM,discusses the controller of position , speed and current,designs the MRFAS position controller , PID speed controller and PID current controller,sets up PMSM AC servo control system, designs DSP controller ,and develop the corresponding sofeware.At last ,the designed controller is simulated under MATLAB/SIMULINK,and the results are gived.
本文在数字电机控制专用DSP芯片TMS320F240的基础上，以永磁同步电机为研究对象，对其控制器进行了系统的研究与设计。分析了水磁同步电机的数学模型，研究了永磁同步电机的矢量控制方法和空间矢量脉宽调制原理，讨论了位置环、速度环和电流环的控制方法，设计了模型参考模糊自适应位置控制器、PI速度器和PI电流控制器，组建了永磁同步电机交流伺服控制系统，设计DSP控制器，并开发了相应的软件。最后在MATLAB／SIMULINK环境下对系统进行了动态仿真，并给出了仿真结果。
PMSM AC servo system is one new-style AC servo system made up of PMSM , modern electronical technique and control technique.Because of its good performance,it has become one of research hotspots in electric drive of the time.
In this thesis,Based on a digital signal processor TMS320F240,a controller for PMSM is researched an designed.we analyzes the mathematics model of PMSM,researchs vector control of PMSM and space vector PWM,discusses the controller of position , speed and current,designs the MRFAS position controller , PID speed controller and PID current controller,sets up PMSM AC servo control system, designs DSP controller ,and develop the corresponding sofeware.At last ,the designed controller is simulated under MATLAB/SIMULINK,and the results are gived.
引文
[1] 陈伯时编著，电力拖动自动控制系统，北京：机械工业出版社，1992。
[2] 郭庆鼎，王成元编著，交流伺服系统，北京：机械工业出版社，1994。
[3] 许强，贾正春，李郎如，永磁同步电动机的模型参考自适应速度控制，电气传动，1998，28(4)：3—7。
[4] 张雄伟，曹铁勇编著，DSP芯片的原理与开发应用(第二版)，北京：电子工业出版社，2000，9。
[5] 孙传友，孙晓斌等编著，测控电路及其装置，北京：北京航空航天大学出版社，2000．5。
[6] 胡崇岳编著，现代交流调速技术，北京：机械工业出版社，1998．9。
[7] 张云等编著，DSP控制器及其应用，北京：机械工业出版社，2001．8。
[8] TMS320F24X高速信号处理器原理与应用，北京闻亭科技发展有限责任公司
[9] 闻新，周露等编著，MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用，北京：科学出版社，2001。
[10] 魏克新等编著，MATLAB语言与自动控制系统设计，北京：机械工业出版社，1997．8。
[11] 章卫国，杨向忠等编著，模糊控制理论与应用，西安：西北工业大学出版社，1999．10。
[12] 范影乐等编著。Matlab仿真应用详解(第二版)。人民邮电出版社。2002，257—295。
[13] 李士勇。模糊控制·神经控制和智能控制论。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社。106—124。
[14] 张平，冯沛，IGBT应用中的过流保护，《电力电子技术》，1996(2)。
[15] 卢红，梁任秋，IGBT驱动保护与应用技术。《电力电子技术》，1993(2)。
[16] 程善美，姜向龙，孙文焕等，SIMULINK环境下空间矢量PWM的仿真。《电气自动化》，2002(3) 39—41。
[17] 熊健，张凯。空间矢量脉宽调制的调制波分析。《电气自动化》，2002(3)
7—11。
[18] 尹全，万淑芸。基于DSP的全数字交流调速系统。《电气传动》，2001(4) 7—9。
[19] Silverio Bolognani, Mauro Zigliotto, Marco Zordan. Extended-Range PMSM Sensorless Speed Drive Based on Stochastic Filtering. IEEE Trans on P.E.VOL. 16,NO. 1,JANUARY 2001, 111—112
[20] Michel Platnic, TEXAS INSTRUMENTS, Application Report SPRA494. Implementation of Vector Control for PMSM Using the TMS320F240 DSP. December 1998。
[21] Longya Xu, Minghua Fu, and Li Zhen。"A DSP Based Servo System Using Permanent Magnet Synchronous Motors(PMSM)"
[22] Texas Instruments, DSP Solution for Permant Magnet Synchronous Motor, Nov. 1996: 6-10.
[23] Texas Instruments, Implementation of Vector Control for PMSM Using the TMS320F240 DSP, Dec. 1998: 20-30
[24] Texas Instruments, Digital Signal Processing Solution for Permant Magnet Synchronous Motor, 1997。
[25] Texas Instruments, Field Orientated Control of Three Phase AC-motors, Dec. 1997: 5-8
[26] Texas Instruments, Clarke&Park Transforms on the TMS320C2XX, Nov. 1996
[27] T. J. E Miller, Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motor Drives, Oxford Science Publications, ISBN 0-19-859369-4
[28] R. Di Gabriele, F. Parasiliti, M. Tursini,"digital Field Oriente Control for Induction motors: implementation and experimental results", Universities Power Engineering Conference.(UPEC'97)
[29] Lin Tuan, Comparison on Various PMSM Rotor Geometries.Proc.of CICEM'95: 381-382.
[30] Raymond B Sepe, Gefferey H. Lang, Real-time Adaptive Control of the Permanent-Mangnet Synchronous Motor. IEEE Trans. on Industry Applications, 1991. 4(27)
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