【正文】 輸入邏輯與 5V的CMOS或 TTL兼容 。在逆變器工作的過程中，同一橋臂的兩個逆變管處于不停地交替導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)。因此，中間直流電路電容的容量必須較大，起儲能作用，所以該電容器又稱為儲能電容器。 功率主回路設(shè)計 功率主回路是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、驅(qū)動伺服電 機(jī)工作的強(qiáng)電電路，主要由整流電路、中間直流電路和逆變器三個環(huán)節(jié)組成，如圖 312所示。事實上，經(jīng)過配置， LF2407的河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 40 通用寄存器 Timer2可自動的對 QEP的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)。當(dāng)發(fā)光二極管被遮住的時候，光敏管產(chǎn)生邏輯“ 0”的信號。采用脈沖編碼器檢測轉(zhuǎn)速常用的方法有 :M法、 T法和 M/T法。前者當(dāng)被檢測電流過大時 ，為不使磁路飽和，保證測量的線性度，必須相應(yīng)增大鐵芯的截面積，這就造成檢測裝置的體積過大。 圖 TMS320LF2407與 JTAG接口電路 電流 /轉(zhuǎn)速及位置檢測 電流檢測 電流檢測在永磁同步電機(jī)交流控制系統(tǒng)中，控制器需要及時準(zhǔn)確的知道繞組中實際電流的大小，以實現(xiàn)電流控制和電流保護(hù)電路的設(shè)計。圖 36所示的手動復(fù)位電路，確保在系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時可方便地人工復(fù)位。 圖 36手動復(fù)位電路圖 在 TMS32OLF24O7中，有四種可能的原因會導(dǎo)致復(fù)位，即 :看門狗定時器復(fù)位 。 電源模塊與上電復(fù)位電路 LF2407的內(nèi)核是低功耗的 。在與外部存儲器接口時，一定要考慮外 部存儲器的速度。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 33 圖 33鎖相環(huán)外接濾波電路圖 DSP 外接 SRAM電路 TMS320LF2407芯片中 DARAM共有 544字可分為三個塊 :256字的 BO塊， 256字的 B1塊， 32字的 B2塊，當(dāng) CNF=0時 ,全部的 544字被配置為程序存儲器（ B0,B1,B2塊）。 時鐘電路 TMS32OLF24O7的時鐘源可以來自外部時鐘信號或者振蕩器。 * 10位 A/D轉(zhuǎn)換器最小轉(zhuǎn)換時間位 5OOns，可選擇由兩個事件管理器來觸發(fā)兩個 8通道輸入 A/D轉(zhuǎn)換器或一個 16通道輸入的 A/D轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)光電編碼器接口電路 。30MIPS河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 31 的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到 33ns(30MHz)，從而提高了控制器的實時控制能力。外圍接口電路 。 （ 3）功耗低 TMS320LF2407采用高性能靜態(tài) CMOS技術(shù) 供電電壓為 而且有多種低功耗工作模式 能充分而有效地降低系統(tǒng)功耗。JTAG接口電路為仿真器與微機(jī)的接口電路，便于系統(tǒng)進(jìn)行在線調(diào)試。 Tcm1 Tb Ta Ta Tc Tc Tb Tcm2 Ta Tc Tb Tb Ta Tc 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 27 Tcm3 Tc Tb Tc Ta Tb Ta Tcm1,Tcm2,Tcm3基于的控制系統(tǒng)中，作為全比較寄存器的值，通過與定時器 計數(shù)寄存器的值進(jìn)行比較來產(chǎn)生 PWM。 T1 Z Y Z X X Y T2 Y X X Z Y Z 上表可以在向量圖中得到驗證。2 4 .aaaUb U U B Bc U U C CN A B C???? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?如 果 則 否 則如 果 則 否 則如 果 則 否 則 扇 區(qū) 為 ：AA (2)計算 X,Y,Z和 T1,T2 T1,T2不同扇區(qū)內(nèi)相鄰向量的作用時間。 在此 : 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 24 ? ?? ?? ?? ?464621032 1 33 2 2|| || c os si n2 182 1 3|| || c os si n3 3 3ddr e f r e fd d r e fU U jU U JU U jT U T j U U j?????????? ?????????? ? ? ?????將 上 式 代 入 得 ：其它六個矢量稱為有效矢量 . 有效矢量長度均為 23dU 。 5．整流和逆變模塊。永磁同步電機(jī)矢量控制很容易實現(xiàn)，只要使實際的 id,iq與給定的 id,iq相等，也就滿足了實際控制的要求。由于這些直流給定量在物理上是不存在的，是虛構(gòu)的，因此，還 必須再經(jīng)過坐標(biāo)的逆變換過程，從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系回到靜止坐標(biāo)系，把上述的直流給定量變換成實際的交流給定量，在三相定子坐標(biāo)系上對交流量進(jìn)行控制，使其實際值等于給定值。 事實上， d， q軸線圈的漏感相差不大，近似相等。V 同時得到轉(zhuǎn)矩方程為： ? ? ? ?e m d q m f q d q d qT p i p i L L i i??? ? ? ? ? ??? 其中 Pm為電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。 dq坐標(biāo)軸由直軸 (d軸 )和交軸 (q軸 )組成，該坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸取在轉(zhuǎn)子上，從 ABC到 dq坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是實數(shù)到實數(shù)的變換。 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 由于交流電機(jī)是一個多變量、非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)，定轉(zhuǎn)子電感系數(shù)隨轉(zhuǎn)子位置的變化而變化。 根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上安裝位置的不同， PMSW轉(zhuǎn)子可分為三類 :表面式、嵌入式和內(nèi)埋式。由于轉(zhuǎn)子磁鋼的幾何形狀不同，使得轉(zhuǎn)子磁場在空間的分布可分為正弦波和梯形波 (方波 )兩種。 這些電磁約束對了解永磁同步電機(jī)的原理、分析其運(yùn)動規(guī)律和研究高性能控制決策提供了理論基礎(chǔ)。我國在 80年代末著手研究和引進(jìn)交流伺服系統(tǒng)，但至今全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的國產(chǎn)化步伐仍然緩慢，研究開發(fā)國產(chǎn)的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)已是迫在眉睫之事 . 本次設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計一種基于 DSP和 CAN總線技術(shù)的高性能全數(shù)字化伺河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 12 服系統(tǒng) .采用電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制方式對永磁同步電動機(jī)進(jìn)行速度和位置控制。 通訊接口是伺服技術(shù)的一個重要內(nèi)容，在很大程度 上決定著伺服系統(tǒng)的性能。它完全適應(yīng)了目前工業(yè)界對數(shù)字通信和自動控制的需求，而且可使控制河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 11 網(wǎng)絡(luò)與 Inter網(wǎng)絡(luò)相連構(gòu)成不同層次的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，代表了今后工業(yè)控制體系發(fā)展的一個方向。 4)網(wǎng)絡(luò)化 控制與網(wǎng)絡(luò)，這兩種技術(shù)的發(fā)展是并行的，同時又是交叉的，體現(xiàn)在兩個方面 : 一方面，將控制技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域 。 d) 易于通用化，可以設(shè)計適合于眾多電力電子系統(tǒng)的統(tǒng)一硬件電路，而軟件 可 以模塊化設(shè)計，以構(gòu)成適用于不同應(yīng)用對象的控制算法，滿足不同的用途。 2)數(shù)字化 交流伺服系統(tǒng)由以硬件模擬電子器件為主，轉(zhuǎn)向采用數(shù)字電路、微處理器、數(shù)字信號處理器等，實現(xiàn)半數(shù)字化、全數(shù)字化。該器件利用 TI的可重用 DSP核心技術(shù)，顯示出 TI 的特殊能力 —— 通過在單一芯片上集成一個 DSP核及其數(shù)字和混合信號外設(shè)件，制造出面向各種應(yīng)用的 DSP方案。內(nèi)置高速的硬件乘法器，增強(qiáng)的多級流水線，使 DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力。越來越多的單片機(jī)用戶開始選用 DSP器件來提高產(chǎn)品性能， DSP器件取代高檔單片機(jī)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 8 的時機(jī)己經(jīng)成熟。 Intel公司 1987年推出 8OC196系列單片機(jī)，在功能和速度提高的同時，抗干擾及可靠性也有可較大提高，能滿足數(shù) ?；旌闲退欧?qū)動器的要求，實現(xiàn)位置、速度的數(shù)字控制。3 的高速鋼中心鋸 1 鉆孔 4 T05 216。2538 300 40 38 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 6 刀具和切削用量的選擇 伺服驅(qū)動器的發(fā)展除了直接與伺服電動機(jī)的發(fā)展相適應(yīng)外，主要依 賴于電力電子 器件、微電子技術(shù)的發(fā)展。20 800 160 4 2 精銑凸臺 T02 216。對于精度較高、粗糙度值較小的表面，一般不能加工到規(guī)定尺寸而要劃分加工階段逐步進(jìn)行。其中凸臺輪廓曲線為非圓河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 2 曲線，需要用宏指令（參數(shù)）編程處理，Φ 30mm 的孔由于精度要求高，可以采用鉆— 擴(kuò) — 粗鏜 — 半精鏜 — 精鏜的加工方法。 國家也為職業(yè)教育提供了大量的資金及優(yōu)惠 政策以鼓勵其發(fā)展，作為祖國未來的建設(shè) 者，我們肩負(fù)著振興祖國工業(yè)，追趕先進(jìn)的重任， 我相信，我們制造業(yè)將在我們這一代人身上發(fā)展壯大并逐步縮小與歐美日發(fā)達(dá)國家的差距。工作中，零件內(nèi)表面要受到液壓力的沖擊，因此對零件的剛度有一定的要求，零件的 A面要與其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。 (2)選擇加工方法 ①上下表面的粗糙度可選擇“粗銑 —— 精銑”方案。 ③孔加工各工步的刀具直徑根據(jù)加工余量忽然孔徑確定。28 1400 170 8 粗鏜孔 T07 216。 產(chǎn)品名稱或代號 零 件 名稱 平 面 零件 零件圖號 圖號 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T02 216。電力電子器件的應(yīng)用難點在于設(shè)計合理的驅(qū)動和保護(hù)電路，新一代的智 能功率模塊(IPM)是集功率器件 IGBT、驅(qū)動電路、檢測電路和保護(hù)電路于一體，實現(xiàn)過流、短路、過熱、欠壓保護(hù)，模塊包含三相橋逆變器，從而使裝置體積縮小，可靠性提高。因此，具有很強(qiáng)運(yùn)算處理能力的 DSP能滿足電流環(huán)的實時控制的高要求。此外，有的片內(nèi)集成了 CAN控制器，為伺服系統(tǒng)進(jìn)行 實時通訊并進(jìn)一步構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)提供了條件。簡單地說，就是 DSP器件運(yùn)算功能強(qiáng)，而單片機(jī)的事務(wù)處理能力強(qiáng)。 伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢 根據(jù)目前國內(nèi)外的研究及使用狀況，可歸納出以下幾種發(fā)展趨勢： 1)交流化 從伺服電動機(jī)的比較可以看出，交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢明顯，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，新一代高性能微處理器的不斷推出，可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來交流伺服系統(tǒng)將最終取代直流伺服系統(tǒng)。體積小、重量輕、能耗小是其共同的優(yōu)點。計算機(jī)科學(xué)與工程的迅速發(fā)展，微機(jī)的廣泛使用，使得許多控制算法和直覺推理得以實現(xiàn)，人工智能的發(fā)展不僅使人們進(jìn)一步深化了對智能活動的機(jī)理認(rèn)識，而且為人們用計 算機(jī)更有效地表達(dá)和利用知識開辟了新途徑。 20世紀(jì) 60年代計算機(jī)開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域，從最初的直接數(shù)字控制 (DDC)發(fā)展到集中式控制 :70年代末集散控制系統(tǒng) (DCS)開始進(jìn)入控制領(lǐng)域 。 伺服系統(tǒng)向著全數(shù)字化的方向發(fā)展，而高性能 DSP器件的出現(xiàn)為其奠定了堅實的基礎(chǔ)?？朔嘶诔Ｒ?guī)控制理論設(shè)計的電機(jī)控制系統(tǒng)存在的缺陷和不足。包括 DSP控制器的軟硬件設(shè)計?？臻g上三相對稱繞組通入時間上對稱的三相電流就會產(chǎn)生一個空間旋轉(zhuǎn)磁場。采用何種驅(qū)動電流波形取決于轉(zhuǎn)子磁通在氣隙中的分布，最終目的是使得定子磁通和轉(zhuǎn)子磁通相互作用能夠產(chǎn)生平滑轉(zhuǎn)矩 (電機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時轉(zhuǎn)矩脈動最小 )。后者的理論基礎(chǔ)是空間矢量 PWM控制，提高了逆變器的電壓輸出能力，保持恒定的開關(guān)頻率，適合數(shù)字控制。β 。假設(shè)電動機(jī)是線性的，參數(shù)不隨溫度等變化，忽略磁滯、渦流損耗，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組，那么基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 d， q中的永磁同步電動機(jī)定子磁鏈方程為 : 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 17 00 0dddfqqqfdqdqiLL iL L d qi i d q? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ??其 中 為 轉(zhuǎn) 子 永 磁 體 在 定 子 上 的 耦 合 磁 鏈、 為 永 磁 同 步 電 極 的 、 軸 主 電 感、 為 定 子 電 流 矢 量 的 、 軸 主 電 流 根據(jù)在兩相繞組中，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)定子電壓矢量方程式整理出永磁同步電動機(jī)在 d， q軸上兩個分量的定子電壓方程式： 00d d dsq q qSiR PiR P???? ? ? ? ? ??? ????? ? ? ? ? ??? ?? ??????? ? ? ? ? ?VV 其中 Vq,Vd為定子電壓矢量的 d,q軸分量 .? 為轉(zhuǎn)子電角速度。呈線性關(guān)系，只需控制 iq的大小就可以控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩了。由于在定子側(cè)的各個物理量，包括電壓、電流、電動勢、磁動勢等等，都是 交流量，其空間矢量在空間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn) ,調(diào)節(jié)、控制和計算都不是很方便。然而轉(zhuǎn)速在基速以上時，因為永久磁鐵的勵磁磁鏈為常數(shù)，電動機(jī)感應(yīng)電動勢隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比例增加。 2．速度環(huán)，電流環(huán)控制器?？臻g矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，不僅使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動降低，電流波形畸變減少，而且與常規(guī)的 SPWM技術(shù)相比直流電壓利用率有很大的提高，并且易于實現(xiàn)數(shù)字化 . 下圖是三相電力逆變器。一個正弦周期內(nèi)發(fā)出的合成矢量越多，意味著開關(guān)頻率越高。則 (218)式可以表示為 : ? ? ? ?4 4 6 6 0 0 0 7/ 2 / 2r e fTU T U T U T U T U? ? ? ? 河南機(jī)電高等?？?