【正文】 (α β )和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 (dq)中的電壓、電流及磁鏈方程之間的關(guān)系。 國外在伺服技術(shù)的研究與應(yīng)用上遙遙領(lǐng)先于我國。從國內(nèi)外最新的發(fā)展情況來看，國外很多公司都已推出了基于 DSP的成型的全數(shù)字交流伺服產(chǎn)品，象國內(nèi)引進(jìn)較多的日本松下、安川等交流伺服系統(tǒng)。到 90年代，出現(xiàn)了以各種現(xiàn)場總線的應(yīng)用為特點的分布式控制系統(tǒng)。專家系統(tǒng)、模糊集合、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論的發(fā)展為智能科學(xué)提供了數(shù)學(xué)工具。 b) 數(shù)字電路溫度漂移小，也不存在參數(shù)的影響，穩(wěn)定性好。交流伺服系統(tǒng)又有兩大發(fā)展方向 : 一個方向是向高性能的全數(shù)字化、智能化軟件伺服的方向發(fā)展，這就交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展主流，代表其發(fā)展的水平和主導(dǎo)方向，以滿足高精度數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、特種加工裝備精細(xì)進(jìn)給的需要。 己的實力，推出電機(jī)控制器專用 DSPTMS320LF24Ox。 2) DSP器件為精簡指令系統(tǒng)計算機(jī) (RISC)器件，大多數(shù)指令都能在一個指令周期內(nèi)完成，并且通過并行處理技術(shù)，使一個指令周期內(nèi)可完成多條指令。 近年來，各種集成化的單片 DSP的性能越來越完善，軟件和開發(fā)工具也越來越多，越來越好，價格卻大幅度下滑。 DSP 在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用 微處理器的應(yīng)用把伺服驅(qū)動器推向數(shù)字化的發(fā)展新階段，使伺服驅(qū)動器的實現(xiàn)手段發(fā)生了根本性變化。20 的高速立銑刀 1 凸臺 2 T03 216。2538 200 60 38 9 半精鏜孔 T07 216。 (6)切削用量選擇 選擇主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度時，先查切削用量手冊，確定切削速度與每齒進(jìn)給量，然后計算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度 (7)擬定數(shù)控銑削加工工序卡片 為了更好的指導(dǎo)編程和加工操作，把該零件的加工順序、所用刀具和切削用量等參數(shù)編入泵蓋零件數(shù)控加工工序卡片中。 ②要注意孔加工方法 的選擇：孔加工前為了便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再鉆孔。 零件的工藝分析 該零件圖主要由平面、外輪廓、孔系、凸臺、腰槽等組成。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 1 第一章 緒論 隨著我過經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，作為是 “ 世界工廠 ” 之稱的中國，制造也迎來了發(fā)展的春天，然 而，自主創(chuàng)新能力的不足，工業(yè)基礎(chǔ)的薄弱，特別是制造業(yè)人才的缺乏都成為影響和制約我 過工業(yè)快速發(fā)展的瓶頸， 這些也是我國是制造大國卻不是制造強(qiáng)國的原因， 商務(wù)部長薄熙來 曾說過我們需要出口幾百萬件衣服才能買得起一架波音客機(jī)， 我們的總理溫家寶也多次強(qiáng)調(diào) 發(fā)展制造業(yè)， 發(fā)展職業(yè)教育的急迫性和重要性。 其中孔的表面粗糙度要求比較高，該工件材料為硬鋁（ LY12），切削性能好， 從圖上要求看出，加工部分分別為橢圓形和方形凸臺、腰形槽和 Φ 30H7 的孔。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 4 單位名稱 mm 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 xxx 泵蓋 xxx 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 xxx xxx 平口虎鉗 加工中心 xxx 工步號 工 步 內(nèi) 容 刀具號 刀 具 規(guī) 格 主 軸 轉(zhuǎn) 速 進(jìn) 給 速 度 切 深 1 粗銑凸臺 T02 216。2538 200 60 38 10 精鏜孔 T07 216。120 的高速立銑刀 （或鍵槽銑刀） 1 打中心孔 3 T04 216。 80年代初，伺服系統(tǒng)開始使用 Z80等通用型微處理器，并輔以相當(dāng)數(shù)量的外圍接口電路構(gòu)成實時控制系統(tǒng)。目前低端產(chǎn)品已接近單片機(jī)的價格水平，且具有更高的性能價格比，從而使得 DSP器件及技術(shù)更容易使用，價格也能夠為廣大用戶接受。 DSP采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)存儲空間，允許同時存取程序和數(shù)據(jù)。 新的 TMS320LF240x DSP采用 T320C2x16位定點 DSP內(nèi)核，處理速度達(dá)每秒 3000萬條 (30MIPS)，集成了兩個電機(jī)控制事件管理器，后者的特點是可以最佳方式實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)向的電子控制 。與此相反，另一個方向是使用簡單、低成本、少維護(hù)的交流伺服系統(tǒng)，這種伺服系統(tǒng)在簡易數(shù)控機(jī)床、普通機(jī)械、辦公自動化設(shè)備、家用電器、計算機(jī)外設(shè)以及對性能要求不高的工業(yè)運動控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 c) 硬件電路采用了集成電路和大規(guī)模集成電路，可靠性比較高。從神經(jīng)生理學(xué)、仿生生理學(xué)角度對人腦結(jié)構(gòu)模型、功能模型的研究，從認(rèn)知心理學(xué)對人類智力活動心理過程和特征的研究，以及智能機(jī)器人等高技術(shù)的工程實踐，都從不同側(cè)面促進(jìn)了智能科學(xué)的發(fā)展，也給自動化學(xué)科注入了新的思想和活力，為智能控制的實踐應(yīng)用奠定了必要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。 現(xiàn)場總線技術(shù)是 90年代興起的一種先進(jìn)的工業(yè)技術(shù) ,它將當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)通信與管理的概念引入工業(yè)控制領(lǐng)域 .它是控制技術(shù)、儀表工業(yè)技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三者的結(jié)合。目前，國內(nèi)的控制界也己掀起了利用 DSP來實現(xiàn)交流伺服系統(tǒng)的熱潮。日本及 歐美一些國家于 20世紀(jì) 80年代初已經(jīng)推出了一系列商品化的高性能全數(shù)字化交流電機(jī)控制系統(tǒng)和產(chǎn)品。為進(jìn)行矢量控制，重點討論了永磁同步電機(jī)在 dq坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型，給出了 id=0時電機(jī)的等效電路。永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子采用永 久磁鐵勵磁，目前常使用稀土永磁材料。這樣才可 以有效的避免永磁同步電機(jī)在旋轉(zhuǎn)起來以后的失步問題，保證了永磁同步電動機(jī)運行的穩(wěn)定性和安全性。 圖 21 永磁同步電機(jī)電壓控制方式原理圖 以上詳細(xì)說明了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點，為下面的介紹永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型提供結(jié)構(gòu)方面的基礎(chǔ)。 三種坐標(biāo)系間的關(guān)系如圖 22所示 : 圖 22 各坐標(biāo)系之間的關(guān)系如下 (以電流為例，電壓與磁鏈的轉(zhuǎn)換與此相同 )： c o s si nsi n c o sc o s si nsi n c o sdqd aqiiiii ii i? ??????????? ? ????? ???? ???? ?????? ???? ??????? ??????? ????坐 標(biāo) 與 坐 標(biāo) 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系d q 231112233022iiiii??? ? ??????????? ??? ???? ???? ?????????B坐 標(biāo) 與 A B C 坐 標(biāo) 的 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系A(chǔ)C 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 16 102 1 33 2 21322aiiiii ??????????? ???? ???????? ??????????BAC 22c os c os c os333222si n si n si n33c os si n2 2 2c os si n3 3 32c os3dqiiiiiiii??? ? ? ???? ? ????????????? ? ? ???? ? ? ?????? ? ? ??? ??? ??????????? ? ? ?????? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?????????BB坐 標(biāo) 與 A B C 坐 標(biāo) 的 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系d qACAC2si n3dqii????????????????? ? ?????? ? ?? ? ??? 為了便于進(jìn)行矢量控制，克服靜止坐標(biāo)系下電壓方程是周期性時變系數(shù)微分方程的缺點，通常采用旋轉(zhuǎn)的 dq坐標(biāo)系推導(dǎo)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。同樣可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢，并且由可以知道電流 id、 iq為互差 90度的正弦量，其角頻率與 d， q軸的旋轉(zhuǎn)角頻率一致。按照這些給定量進(jìn)行實時控制，就可以達(dá)到直流電動機(jī)的控制性能。 通過控制 id來控制磁鏈，通過控制 iq來控制轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)矢量控制。 4． SVPWM模塊。 (000)和 (111)對應(yīng)輸出的電壓空間矢量為零，我們把這兩個電壓空間矢量稱為零矢量。于是有 : 4 4 6 6460refU T U T U TT T T T??? ? ? （ 219） 44660 0 7()T PWMTUTUT U U????????系 統(tǒng) 周 期作 用 時 間作 用 時 間的 作 用 時 間 式 (219) 的意義是，矢量 Uref可在 T時間內(nèi)所產(chǎn)生的積分效果與 U4， U6和零矢量分別在 T4,T6和 TO時 間內(nèi)的積分和效果相同。. 3 0 , 1 , 0 。 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。以 CAN模塊負(fù)責(zé)與上位機(jī)進(jìn)行通訊，通過總線接收對電機(jī)的控制信息 。 （ 2）數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)且運算速度快 TMS320LF2407采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)有六條獨立、并行的數(shù)據(jù)和地址總線，極大地提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐能力； 32位的累加器、 16位的硬件乘 法器和輸入、輸出數(shù)據(jù)移位寄存器相結(jié)合能快速地完成復(fù)雜的數(shù)值運算；豐富的指令集系統(tǒng)、流水線的操作方式、 的指令周期使得系統(tǒng)的運行速度特別快，指令執(zhí)行速度可達(dá)到 30MIPS。從下圖可以看出系統(tǒng)主要有以下幾部分 :控制 器核心 TMS320LF2407。在 TMS320系列 DSP的基 礎(chǔ)上， TMS320LF240xDSP有以下特點： * 采用高性能靜態(tài) CMOS技術(shù)，使得供電電壓將為 ，減小了控制器的功耗 。3個捕獲單元 。 * 看門狗定時器模塊 (WDT)。 * 電源管理包括 3種低功耗模式 ，能獨立地將外設(shè)器件轉(zhuǎn)入低功耗工作模式。另外，還須在 LF24O7的 PLLF和 PLLF2腳上外接電阻 R1和電容 C1， C2，以組成 PLLF和PLLF2的濾波電路，如圖 33所示。當(dāng)控制器訪問片外的存儲空間時這些引腳處于低電平狀態(tài)，外部存儲器就被選通工作。當(dāng)存儲器使用片內(nèi)存儲器時， CPU可以在同一周期內(nèi)執(zhí)行程序取、數(shù)據(jù)讀和數(shù)據(jù)寫這三類操作 :當(dāng)存儲器使用片外存儲器時，由于外部接口把內(nèi)總線多路復(fù)用至一組地址或一組數(shù)據(jù)總線，所以外部接口在確定這些操作的順序時，首先完成數(shù)據(jù)寫，其次數(shù)據(jù)讀，最后程序取。 控制系統(tǒng)采用開關(guān)電源供電，開關(guān)電源輸出的 5V直流電經(jīng) TPS7333變換后 成為系統(tǒng)需要的 。復(fù)位操作保 證器件有一個有序的啟動順序。 TMS和 TDI輸入緩沖器應(yīng)具有上拉電阻連接到 VCC，以便在未連接仿真器時這些信號保持在己知數(shù)值。目前利用霍爾效應(yīng)檢測電流有直接檢測式霍爾電流傳感器和磁場平衡式霍爾電流傳感器 (LEM模塊 )。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 38 現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的是采用脈沖編碼器作為檢測器件，與傳動軸連接，它每轉(zhuǎn)動一周便發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，微機(jī)通過對計數(shù)器計數(shù)可以實現(xiàn)對頻率和周期進(jìn)行測量，即可以間接得到軸上的轉(zhuǎn)速，由于其有比較高的精度，通常應(yīng)用在高精度控制系統(tǒng)中。 圖 310 增量式光電編碼器和正交編碼脈沖 (QEP)電路原理圖 在光電碼盤上均勻分布著 500個光電孔，當(dāng)光透過光電孔的時候，光敏管產(chǎn)生邏輯“ 1”的信號 。 這樣，將光電編碼器產(chǎn)生的 A、 B兩路信號分別接入 QEP的兩個輸入端，經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐渲?，就?以對電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置信息進(jìn)行測量。 3)將光電碼盤的兩路信號接至輸入引腳 CAP1/QEP1和 CAP2/QEP2上，配置 CAPC0N寄存器，啟動 QEP電路。濾波電容 CF的作用是 :除了穩(wěn)壓和濾除整流后的電壓紋波外，還在整流電路和逆變電路之間起去耦作用，以消除相互干擾，為感性負(fù)載的電動機(jī)提供必要的無功功率。 (2) 續(xù)流二極管 :在 IGBT模塊中，與每個逆變管反并接的續(xù)流二極管 DlD6的主要功能是 :為無功電流返回直流電源提供通道 。特有的 HVIC技術(shù)使得它堅固耐用 。以地為參考的。在交替導(dǎo)通和關(guān)斷的換相過程中，也不時地需要 DlD6續(xù)流二極管提供通路。另外， 5OK的電阻在系統(tǒng)停止時為電容提供放電回路。 直部分 (1) 整流電路 :采用二極管不可控整流橋 IB01將單相交流電流為固定的直流電。 圖 31 正交編碼脈沖信號圖 對于我們所采用的帶有嵌入式光電編碼器的交流永磁伺服電機(jī)來說，它每旋轉(zhuǎn)一周，每個光敏管就會產(chǎn)生 500個脈