基于DSP的永磁同步电机软件式交流伺服系统

2001年 6月

第31卷第3期山 东 工 业 大 学 学 报JOURNALOFSHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.31 No.3 Jun.2001基于DSP的永磁同步电机软件式交流伺服系统

张东亮1,2 艾 兴1 许传俊2 张承瑞1

(11山东大学机械工程学院;21山东大学控制科学与工程学院 济南 250061)

摘 要 提出一种基于数字信号处理器(DSP)的三相永磁同步电机软件式交流伺服控制系统1充分利用TMS320F243DSP外设接口丰富、运算速度快的特点,采用坐标变换磁场定向控制、空间矢量PWM与数字PI控制策略,以光电脉冲编码器作为位置和速度传感器,实现软件式交流伺服系统的位置与速度控制1介绍软件交流伺服系统结构与控制软件体系,并进一步给出了实验研究结果1

关键词 数字交流伺服;DSP控制器;永磁同步电机;运动控制

中图分类号 TP273

0 引言

伺服系统广泛用于数控机床、机器人、印刷、包装、食品、输送、纺织等自动化机械设备1近年来,随着计算机、电力电子、控制理论、永磁电机材料等技术的发展,伺服技术已迎来了新的发展机遇1伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统[1~3]。

由于永磁伺服电机具有转子转动惯量小,响应速度快,效率高,功率密度高,电机体积小,消除电刷而减少噪音和维护等其他电机难以比拟的优点,在高性能位置伺服领域,由其为伺服电机组成的伺服系统应用越来越广泛1永磁无刷电机有两种形式:方波式和正弦波式1这两种电机结构基本一样,即定子为对称三相绕组,转子为永久磁体励磁1对于方波反电势电机即永磁无刷直流电机,其控制原理由直流电机发展而来,采用两组接通控制策略,而正弦波反电势电机即永磁同步电机PMSM(PermanentMagnetSynchronousMotor),其工作原理由交流电机矢量控制变频调速发展而来,它采用三相接通控制策略,由正弦电流驱动以获得更好的性能如无转矩波动等[4]1本文主要研究以PMSM为伺服电机的伺服系统1

通常伺服系统的组成如图1,其核心为伺服电机的控制系统。交流电机的控制采用坐标变换磁场定向矢量控制,其控制算法较为复杂1伺服控制器可以由模拟电路实现模拟控制,也可以由数字电路、十六位单片机如80C196实现部分数字控制1新一代先进处理器的出现,进一步发展到伺服系统的全数字、全软件控制1先进处理器是指近来推出的几类高速  收稿日期:2001-02-10

作者简介:张东亮,男,1962年生,在读博士研究生,副教授,主要研究方向:数字运动控制、计算机智能控制、制造业自动化1艾 兴,中国工程院院士,教授,博导1许传俊,教授1张承瑞,教授,博导1

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