宋正中[1]2004年在《基于DSP控制下的直线步进电机的速度反馈闭环控制》文中提出直线步进电机现在是一种广泛应用的数字化执行元件。对直线步进电机理论的研究具有重要的意义。本文首先对直线电机的发展情况以及本课题的研究内容进行了介绍，然后讨论了直线步进电机驱动器的发展和本文所研究的样机的概况，接着对DSP控制器作了详细地介绍。本文采用得是TI公司生产的TMS320F240芯片。开始介绍的是DSP的结构，随后是特点，其中包括运算，速度，方式等，而且介绍了软硬件设计的方案和说明。由于现代驱动技术的发展，直线步进电机的控制精度不断提高，可以满足绝大多数场合的需要，因而国内外很少进行闭环控制的设计与研究。但是，随着高精度伺服控制的发展与要求，开环控制也越来越不能满足器件的精度要求，以本文所研究的样机为例，其定位控制精度达到0.03mm，普通的开环控制已不能达到要求，所以必须引入闭环控制。作为直线步进电机运行特性，其 太原理工大学硕士研究生学位论文速度变化主要有两个方面，一是速度振幅，二是速度大小。其决定因素是电压的频率和幅值。但是由于样机为两相混合式步进电机，所以决定了速度频率是单相电压的2倍，为了提高反馈控制精度，本文采用双闭环调速，即对输入电压采用振幅调节，对源电压采用频率调节，在仿真条件下得到较好的效果。本文采用M盯LAB/S工MULINK软件对系统进行了稳态和暂态的仿真，并与实验结果进行了比较，证明了闭环系统算法的可靠性和可行性。
郭克[2]2017年在《基于TMS320F28335的2D数字伺服阀控制器的研究》文中认为2D数字伺服阀在结构上应用伺服螺旋机构集导控级与主阀芯于单一阀芯上,具有结构简单、响应速度快和抗污染能力强等优点。电—机械转换器作为2D数字伺服阀的核心部件,它的性能在很大程度上决定了2D数字伺服阀的性能。因此对2D数字伺服阀电—机械转换器的研究对2D数字伺服阀性能的提升具有很重要的意义。本文以6通径2D数字伺服阀及其控制器为研究对象。两相混合式步进电机作为2D数字伺服阀的电—机械转换器,具有固有频率高、可直接数字控制等优点,但存在着步距角分辨率低和容易失步等缺点,为了解决步进电机存在的问题,实现电机转子在任意位置无失步的快速定位,本文在电流同步控制的基础上提出了位置电流双闭环控制思想。TMS320F28335具有计算速度快,内存容量大,可以进行浮点运算等优点,适用于应用复杂控制规律的场合;DRV8432全桥驱动芯片具有驱动能力强、封装小等优点,非常适合电机控制应用,因此本文以TMS320F28335为主控芯片和DRV8432为电机驱动芯片,进行控制器的设计,提高控制器的控制性能,使其具有体积小、集成度高和可靠性好等优点,提升电—机械转换器和2D数字伺服阀的动静态特性。具体的研究内容和成果如下:1.研究2D数字伺服阀阀体的结构和工作原理,并通过数学分析建立2D数字伺服阀的数学模型。借助MATLAB对建立的数学模型进行仿真分析,得到阀体的动静态特性以及结构参数对其性能的影响。2.研究2D数字伺服阀的电—机械转换器(步进电机)的分类和工作原理,通过数学分析建立两相混合式步进电机的数学模型。分析了细分控制的优缺点,提出了电流同步控制思想,并在电流同步控制的基础上进一步提出位置电流双闭环控制,实现电机转子无失步的快速位置定位,且兼具响应速度快和控制精度高的优点。在Simulink中建立电—机械转换器的仿真模型并仿真分析,得到其频宽为435Hz,阶跃响应时间为3.2ms。3.以主控芯片TMS320F28335、全桥驱动芯片DRV8432、ACS712电流传感器为主要芯片,进行2D数字伺服阀控制器的硬件设计,提高控制器的控制性能,使其具有体积小、集成度高和可靠性好等优点;在CCS环境下,对主程序以及主要中断子程序软件编程,完成2D数字伺服阀控制器的设计。搭建电—机械转换器的实验平台,经实验验证,电—机械转换器的滞环为2.5%,非线性度为1.6%,频宽为250Hz,上升时间为5.3ms,静动态特性良好。4.搭建2D数字伺服阀的实验平台,经实验验证,2D数字伺服阀的空载流量特性中滞环为4.96%,非线性度为3.37%,最大零位泄漏量为4.8L/min,频宽为180Hz,上升时间为6.5ms,具有较好的静动态特性。
王敏才[3]2006年在《基于DSP的超声波电机转速控制特性的研究》文中研究表明为适应灵活性、快速性、简便性控制的要求,多年来国内外科技界和工业界就一直致力于研究各种新型微电机。其中,超声波电机利用压电陶瓷的逆压电效应,将材料的微观变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。它作为一种直接驱动电机从20世纪80年代以来备受各国科研工作者的青睐,已成为当前机电控制领域的一个研究热点。本文主要研究环形行波超声波电机(RTWUSM)的速度、位置控制特性。通过对直径为60mm的环形行波超声波电机(本课题组研制)进行空载实验,分析了行波超声波电机常用的叁种驱动控制方法――调频调速、调压调速和调相调速。针对电机特性和本课题的研究内容,本文采用调频调速和调相调速相结合的控制方法。为了实现高精度的行波超声波电机速度、位置控制,本文设计了基于DSP的超声波电机控制系统,整个控制系统由上位机、超声波电机驱动控制器、超声波电机测试平台叁部分组成。其中,超声波电机驱动控制器以TI公司的新型DSP芯片TMS320C2812为核心,大大提高了控制系统的性能。在上述超声波电机控制系统实验平台上研究行波超声波电机的速度、位置控制特性。采用比例控制、PID控制、模糊比例控制算法研究行波超声波电机对梯形波、叁角波、正弦波曲线的速度轨迹控制;采用比例控制算法研究行波超声波电机对叁角波、正弦波曲线的快速位置轨迹控制。上述研究内容的实验结果表明,在本文设计的超声波电机控制系统上结合上述控制算法对行波超声波电机进行速度、位置控制能够获得良好的控制效果。此外,本文还研究了行波超声波电机的步进特性,尽管实验结果并不理想,但是它为行波超声波电机步进特性的研究提供了一定的借鉴意义。
樊燕君[4]2007年在《基于DSP的巡飞弹弹载控制系统设计研究》文中研究说明巡飞弹是无人机技术和弹药技术相结合的产物。巡飞弹技术将广泛应用于未来的空地导弹，成为未来弹药领域的一个重要发展方向。本论文阐述了巡飞弹弹载控制系统的整体设计，分析了其结构组成、控制方案，控制器软硬件设计等问题。首先根据弹载控制系统要求，通过比较分析提出了一种基于DSP的巡飞弹弹载控制系统总体方案；接着针对弹载控制系统进行软硬件设计：在硬件设计部分，阐述了以TMS320LF2407A为核心的整个弹载控制系统的实现过程，采取模块化方法，对其中关键的接口部分进行了设计；控制器设计方面，舵机伺服系统以步进电动机为伺服电机，采用具有速度内环的位置反馈闭环控制，在对控制对象模型的分析的基础上，对位置伺服系统采取参数自整定模糊PID进行控制，并用MATLAB进行编程仿真，仿真结果表明，模糊PID控制效果明显优于单纯的PID控制方式，可以明显的提高控制精度；在软件实现部分，分析了各个模块并给出控制流程图；同时从弹载控制器的实际情况出发，提出了软硬件抗干扰设计。
赵光[5]2007年在《CNC插补过程中加减速控制算法的研究》文中指出插补过程中的加减速控制的精度和速度是CNC系统的重要指标，决定了数控系统的性能优劣。本文针对这两个方面做了深入的理论和应用研究。加减速控制是数控系统插补器的重要组成部分，是数控系统开发的关键技术之一。数控加工的目标是实现高精度、高效率的加工。本课题提出的基于DSP外围的可编程定时器的加减速控制方法，将加减速描述与系统程序相分离，使得改变系统加减速性能时只需独立地修改可编程定时器的数据，产生想要的脉冲频率，从而控制伺服电机的运行速度，而不需要修改数控系统程序。这样，就可根据的实际情况方便地改变系统的加减速控制规律，从而获得最佳的机床动态性能。本文共分五章。第一章主要介绍了数控技术的发展历程、现状及发展趋势，然后指出了本文的研究意义和主要研究内容。第二章研究了插补算法和分类，分析了进给运动的开环控制特性和闭环控制特性，及其对加工精度的影响和误差补偿解决方法。第叁章先对步进电机的原理和特性进行了介绍，然后对给定脉冲模式下的伺服电机控制器进行了研究，重点分析了指定脉冲控制方式下的直线加减速控制方法和S形加减速控制方法。第四章主要介绍了自行研究的基于DSP的可编程定时器的速度控制算法。首先简单叙述了一下包括DSP在内的嵌入式系统，然后分析了速度控制算法的原理，并对这种算法进行了仿真和实验。最后一章总结全文的研究工作，并对今后的发展情况进行了展望。
张晶[6]2008年在《起重机吊重防摇控制研究及控制卡的设计》文中提出随着全球经济贸易的发展,集装箱运输迅速增长,岸边集装箱起重机向大型化发展,起重机行走小车的运行速度及集装箱的起升高度也相应提高。这使得在消除集装箱摆动和迅速正确对位环节上花费越来越多的时间,极大地影响了生产效率和装卸速度,因此起重机吊重防摇控制问题的研究和解决意义重大。吊重防摇、减摇的方法一般有机械式、液压油缸式、钢丝绳索式、机械电子式和智能电子式等。通过分析国内外起重机吊重防摇控制技术的发展现状,本文主要针对智能电子式的防摇控制技术进行研究,并提出了具体的实现方案,开发了防摇控制系统中的核心部分—基于PCI总线和DSP的运动控制卡。文中针对桥式起重机建立了起重机吊重系统动力学方程,并在线性简化的基础上得到了吊重二自由度摆角模型。根据对该模型的分析可以知道,吊重的起升绳长和大、小车运行的加(减)速度是影响吊重摆角的主要因素。由于小车吊重系统本身的不稳定性,通过引入状态反馈增益调节器,构成了闭环控制系统,以实现在小车指定参考位置、指定调节时间以及误差内吊重的摆角衰减为零,达到吊重防摇、起重机快速对位的目的。由于受条件限制,本文针对起重机吊重系统实物模型,设计了实验室研究防摇控制系统的方案,并在此基础上,重点完成了控制系统中的核心部分——控制卡的设计和实现。控制卡以TI公司的TMS320F2812 DSP为核心控制芯片,包括PCI总线接口电路、编码器信号采集电路、D/A输出电路、开关量信号输入输出电路以及DSP最小系统电路的硬件设计。控制卡的驱动程序是基于Windows平台的,使用WinDriver进行驱动程序的开发,并详细介绍了驱动程序的开发流程。采用这种方法可以大大的缩短开发周期,提高工作效率。对DSP主程序采用模块化程序设计,完成了对DSP进行初始化的主程序模块、与PC机实时通信模块以及运动控制系统各功能模块测试的程序设计。
陈珊英[7]2008年在《基于DSP的数控机床伺服驱动系统研究》文中认为本论文根据数控机床数控系统全数字化的时代要求,提出了一种基于DSP(Digital Signal Processing)的数控机床闭环伺服驱动系统,该系统可运行SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulate)和无速度传感器的DTC(DirectTorque Control)两种控制方式,并可进行数据采样直线和圆弧的基本插补。同时对该系统进行了研究和实验,尤其是检测电流的滤波进行了仿真和实验,保证了在DTC控制状态下的电流的高质量。确定用无速度传感器的DTC控制方式优于SVPWM的方法。本文从数控机床的组成、工作原理以及伺服驱动系统出发,从而构思出基于DSP的数控机床闭环伺服驱动系统。伺服驱动系统采用的SVPWM理论和无速度传感器直接转矩控制技术做了详细论述,主要是SVPWM技术中的调制比和电压利用率的关系、矢量控制和直接转矩控制相结合的无速度传感器DTC控制技术。在此基础上,本文对该伺服驱动系统的硬件设计方面做了详细说明。基于MOSFET管的电压型逆变器,驱动电路,滤波电路和传感器的选择,DSP外围电路的设计等做了介绍。鉴于DTC技术中检测电流在转速估算时起到了举足轻重的作用,本文对由电流传感器检测回来的电流不仅做了硬件上的滤波,也应用了自适应陷波滤波技术,并做了实验。由于自适应陷波滤波技术跟不上实时控制速度要求的不现实性,于是采用了一种新的跟踪微分滤波器,并对其离散形式的理论形式做了详述,在此式上为了能够很好地应用在伺服驱动系统上,做了相应的参数改进,针对该新型滤波功能的性能做了一定的分析后,又对矢量控制和直接转矩控制相结合的无速度传感器直接转矩控制方案中的速度估计策略提出了一种新的相应的算法,且做了电机性能方面的讨论,并对该算法进行了仿真和实验,得到了预期的效果。本文对该系统的基于DSP的软件设计也做了说明,着重论述DTC、定子磁场定向和转子磁场定向相结合的无速度传感器DTC速度估计算法DSP软件实现,还对数控系统的基本插补算法的软件实现做了简单研究,主要包括数据采样直线和割线法圆弧插补,并对两种SVPWM和无速度传感器DTC控制方法所做的实验结果做了分析。由于资金和时间的限制,该实验系统是一个研究型实验台,目的是为了用实物来验证算法和滤波方案及其它相关方案是否可行,为今后的研究工作和产品化打下一个良好的基础。
史孝文[8]2005年在《基于DSP的直流伺服电机控制系统研究开发》文中研究说明本文设计开发了一套基于DSP的直流伺服电机伺服控制系统。根据伺服系统快速性、高精度以及传动的刚性和高的速度稳定性等方面的性能要求,本文采用TI公司的TMS320LF2407 DSP控制器,提出了基于DSP下的全数字直流伺服电机智能控制系统,并予以实现。 首先,本文在研究DSP原理的基础上,重点研究了事件管理器中通用定时器的比较操作与PWM波形输出原理以及捕捉单元工作原理。然后,本文研究了直流伺服电动机的结构和工作原理,重点对直流电动机的启动、调速和制动作了详细的论述以及直流伺服电机的PWM控制及PID原理。基于以上研究,本文采用TMS320LF2407 DSP控制器,设计了基于DSP的直流伺服电机控制系统。在闭环控制系统系统中,本文采用PID调节器设计了电流环、速度环和位置环。在软件控制中,实现了对直流伺服电动机的启动、停止、加速、减速等功能,系统还实现了根据用户的运动要求参数生成相应的运动曲线。在硬件实现中,本文设计了DSP的基本电路、功率驱动电路等,本文还设计了过压等保护措施。 本文配置了速度PID调节器,位置PID调节器参数以及电动机控制板参数,软件会自动仿真计算出相关的系数送入目标DSP板予以实现。 本文分析了试验结果,得出采用TMS320LF2407控制的直流伺服电机运行平稳,定位准确,启动快,转矩波动小,速度控制灵活。本文设计的控制系统是一套较为理想的直流伺服电动机控制系统。 最后,本文分析了数控伺服进给系统的数学模型,并在MATLAB环境下进行了仿真分析,并考虑各参数的影响,提出优化措施。
杨苏[9]2008年在《基于DSP的电脑绣花机电机控制系统的研究与实现》文中研究说明随着改革开放的深入和服装业的飞速发展,作为服装产业附属产业之一的刺绣业也兴旺发达起来,刺绣这一传统的手工艺术在信息社会中得到了质的飞跃。电脑绣花机就是传统的刺绣与电子、机械相结合的产物,电机控制是它的核心。对于这种成本要求较高的产品,迫切需要开发高性价比的数控系统,本文就是针对工业电脑绣花机电机控制系统进行研究设计。论文首先分析了构成电脑绣花机的两种电机的特点、结构、工作原理及控制方法。介绍了无刷直流同步电机的几种驱动方式并选择叁相电机星形连接全桥驱动方式作为本系统的控制策略;深入探讨了步进电机的各种驱动方法后选取细分驱动技术,然后在对空间矢量PWM(SVPWM)算法进行细致学习的基础上,将其与细分控制技术结合,实现了一种基于DSP的SVPWM细分驱动及控制技术。硬件方面,选用TI公司的电机控制专用DSP芯片TMS320F2812作为主控芯片。通过深入分析伺服系统各组成环节,根据TMS320F2812的特点,完成直流无刷同步电机伺服系统的设计;详细研究了基于TMS320F2812的SVPWM细分技术,实现了对叁相混合式步进电机的驱动和控制。软件方面,使用模块化程序设计方法,针对上位机人机交互界面,采用C语言完成所有图形库的设计;对于下位机电机主控系统,采用汇编语言与C语言相结合,实现了对主轴运动无刷直流同步电机、绣框运动叁相混合式步进电机的控制算法,在CCS3.1环境下对程序进行了调试和完善后下载烧写到DSP的片内RAM中进行协调运动控制。在实验硬件装置和软件控制的基础上,进行了大量的测试和分析,实验证明本文研究开发的电脑绣花机电机控制系统设计精密合理、简单、可靠、高效,具有快速响应、定位精确的特点,可实现人机交互、起停控制、调速、倒缝等功能。测试结果表明整套控制系统硬件和软件设计合理可行,满足电脑绣花机的缝制需要,性能稳定、可靠,具备良好的市场前景。
栾东海[10]2011年在《某步进电机应用系统设计及其快速重复启停特性研究》文中研究说明步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的数字控制电机,具有响应速度快、定位精度高和无误差积累等优点。随着步进电机驱动技术和数字控制技术的发展,步进电机在火控系统、雷达制导、红外扫描、激光探测等军事领域广泛应用。本文以二维平台为载体,设计某步进电机应用系统,根据步进电机的矩频特性曲线,研究其“快速重复启停”特性,能够提高平台的响应灵敏度,减少武器系统反应时间,对提高己方生存能力、有效摧毁来袭目标、掌握战场主动权具有重要的战略意义。步进电机应用系统包括DSP控制系统和步进电机驱动系统两部分。DSP控制系统以TMS320F2812为主控核心,包括DSP最小系统、运动控制、液晶显示、按键输入、通信和电压转换等模块；步进电机驱动系统以THB6064H芯片为驱动核心,分为电机功率驱动、光电隔离和电压转换叁个模块。控制系统软件采用模块化设计,包括主程序和电机运动控制、串口通信、液晶显示及按键输入等功能模块子程序。在完成硬件和软件设计的基础上,本文对系统硬件、控制系统软件分别进行测试。此外,通过编写步进电机加减速控制算法,对步进电机进行控制、测试和反馈信息分析,研究其“快速重复启停”特性。实验结果表明步进电机应用系统各模块功能正常,系统运行良好,通过对其“快速重复启停”特性的研究,寻找到最佳加减速控制曲线,提高了电机运行时的稳定性,减少了步进电机加减速时间,缩短了整个系统的反应时间。
参考文献：
[1]. 基于DSP控制下的直线步进电机的速度反馈闭环控制[D]. 宋正中. 太原理工大学. 2004
[2]. 基于TMS320F28335的2D数字伺服阀控制器的研究[D]. 郭克. 浙江工业大学. 2017
[3]. 基于DSP的超声波电机转速控制特性的研究[D]. 王敏才. 东南大学. 2006
[4]. 基于DSP的巡飞弹弹载控制系统设计研究[D]. 樊燕君. 南京理工大学. 2007
[5]. CNC插补过程中加减速控制算法的研究[D]. 赵光. 山东科技大学. 2007
[6]. 起重机吊重防摇控制研究及控制卡的设计[D]. 张晶. 西南交通大学. 2008
[7]. 基于DSP的数控机床伺服驱动系统研究[D]. 陈珊英. 西华大学. 2008
[8]. 基于DSP的直流伺服电机控制系统研究开发[D]. 史孝文. 昆明理工大学. 2005
[9]. 基于DSP的电脑绣花机电机控制系统的研究与实现[D]. 杨苏. 武汉理工大学. 2008
[10]. 某步进电机应用系统设计及其快速重复启停特性研究[D]. 栾东海. 南京理工大学. 2011
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