交流永磁直线电机及其伺服控制系统的设计毕业论文.doc

北京信息科技大学学士学位论文I摘要直线电机在各行各业中发挥着越来越重要的作用，特别是在机床进给驱动系统中。本文以平板式交流永磁同步直线电机为研究对象，从电机机体到伺服驱动系统的软、硬件设计作了深入研究。本文首先介绍了交流永磁同步直线电机机体设计过程中电枢绕组、铝芯和定子磁钢的设计和改进方法，较大程度上减小了推力波动，并且结合大推力直线电机的特点设计了方便有效的装配过程。建立交流永磁同步直线电机的数学模型，在此基础上分析了当今最通用的伺服控制策略，选择了矢量控制方法。确定0di的矢量控制实现形式。通过SVPWM方法进行脉宽调制，合成三相正弦波。选用TI公司2000系列最新DSPTMS320F2812，深入研究了以上算法在DSP中的实现形式。采用了C语言和汇编语言混合编程的实现方法。在功率放大装置中，以智能功率模块IPM为核心，设计了功率伺服驱动系统。还包括电流采样、光电隔离、过压欠压保护和电源模块等。由于知识和能力的限制，本次课题只对直线电机做一些理论研究。关键词：永磁同步直线电机DSPSVPWM矢量控制北京信息科技大学学士学位论文IIAbstractLinemotorsareplayingamoreandmoreimportantroleinallkindsoftrade,especiallyinmachinetoolfeedsystem.Wecarryoutourstudyinmotor,softwareandhardwareservosystembasedonflatACpermanentmagnetsynchronouslinearmotor(PMSLM).Firstintroducethedesignmethodofarmature,coreofalandmagnetwhichcanminishthethrustripples,thenintroducethemeansofassemblybaseonhighthrustpermanentmagnetsynchronousmotors.Toensuretheaccuracytoahighrequirementsandgetawidespeedrange,wechoosethedspofTexasInstrumentsnamedTMS320F2812whichisthecoreoftheservosystem.InthepaperwesetupmathematicalmodelofPMSLM,thenanalysethecurrentcontrolstrategiesandchoosethevectorcontrolmethodwhichisrealizedbythemethodof0di.Thethreephasesinewaveiscompoundedbyspacevoltagepulsewidthmodulation(SVPWM).ThearithmeticrealizedbyClanguageandassemblylanguageinDSP.IntelligentPowerModel(IPM)isthecoreofthepoweramplificationcircuitsystemwhichalsocontainscurrentsamplingcircuit,photoelectric-isolationcircuits,over-voltageprotectioncircuits,under-voltageprotectioncircuitsandpowersupply.Asaresultoftheknowledgeandabilitylimit,thistopiconlydoesafundamentalresearchtothelinearmotor.Keywords:permanentmagnetsynchronouslinearmotor(PMSLM),DSP,SVPWM,vectorcontrol北京信息科技大学学士学位论文III目录摘要中文.I英文.II第一章绪论.I1.1研究背景和意义.11.2直线电机的运行原理及特点.21.2.1直线电机的基本运行原理.21.2.2直线电机进给系统优缺点分析.31.3直线电机发展历史及其伺服控制系统的研究综述.41.3.1国内外直线电机历史、现状及发展.41.3.2直线电机伺服控制系统的研究综述.71.3.3试验研究.101.4本文主要研究内容.10第二章永磁永磁直线同步电机基本结构.112.1实验用交流永磁同步电机基本结构.错误!未定义书签。2.2初级结构设计.错误!未定义书签。2.3次级结构设计.错误!未定义书签。2.4电机的装配错误!未定义书签。4第三章交流永磁直线同步电机的数学模型和控制算法研究错误!未定义书签。43.1交流永磁直线同步电机的控制策略的选择.2643.2交流永磁直线同步电机的数学模型.错误!未定义书签。53.3交流永磁直线同步电机的矢量控制.错误!未定义书签。73.4脉宽调制技术.错误!未定义书签。1第四章全数字交流伺服控制单元的硬件结构及其设计.144.1引言.错误!未定义书签。4.2控制系统硬件结构.154.2.1DSP芯片的选择1464.2.2功率