【正文】 沖。這樣，兩個(gè)光敏管會(huì)產(chǎn)生 A、 B兩路相位相差 900的正交信號(hào)。 M法通過計(jì)數(shù)裝置記取規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)脈沖發(fā)生器輸出的脈沖數(shù)來計(jì)算速度 .這一方法在低速時(shí)由于脈沖數(shù)少 而使得檢測(cè)精度降低。而后者把互感器，磁放大器，霍爾元件和電子線路集成在一起，具有測(cè)量，反饋，保護(hù)三重功能 .我們采用后者。電流采樣必須實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確可靠，這對(duì)實(shí)現(xiàn)控制性能是必須的。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 36 JTAG 接口電路 JTAG目標(biāo)器件通過專用的仿真端口支持仿真，此端口由仿真器直接訪問并提供仿真功能。軟件產(chǎn)生的復(fù)位 。其外設(shè)部分 (包括 ADC)的壓也是 ，但是需要單獨(dú)供電。若使用河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 34 較慢的外部存儲(chǔ)器時(shí)，必須使用片內(nèi)等待狀態(tài)發(fā)生器，在訪問周期內(nèi)插入一個(gè)等待狀態(tài)，等待狀態(tài)一直持續(xù)到外部存貯器提供準(zhǔn)備就緒的信號(hào)才能解除。當(dāng)CNF=1時(shí)， 288字被配置為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (BO、 B2塊 )， 256字被配置為程序存儲(chǔ)器 (B1塊 ),由于 LF2407采用四級(jí)流水線工作，在流水線操作過程中， CPU在第三個(gè)時(shí)鐘周期中讀數(shù)據(jù)，并在第四個(gè)時(shí)鐘周期中寫數(shù)據(jù)。由于 DSP工作是由時(shí)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 32 鐘為基準(zhǔn)，如果時(shí)鐘質(zhì)量不高，那么系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性就很難保證。 * 控制器局域網(wǎng)絡(luò) (CAN)。16通道 A/D轉(zhuǎn)換器。 * 基于 TMS320C2xx DSP的 CPU核，保證了 TMS320LF240x系列 DSP代碼和 TMS320系列 DSP代碼兼容 . * 片內(nèi)高達(dá) 32K字的 FLASH程序存儲(chǔ)器，高達(dá) /程序 RAM， 54字雙口RAM(DARAM)和 2K字的單口 RAM(SRAM)。功率回路。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 30 DSP 外圍電路設(shè)計(jì) DSP外圍電路包括時(shí)鐘電路、電源模塊與上電復(fù)位電路、存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路以及JTAG接口電路。此端口由仿真器直接訪問并提供仿真功能 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 28 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)提供的硬件設(shè)計(jì)以 TMS320LF2407為控制核心。 T1,T2 賦值后，還要對(duì)其進(jìn)行飽和判斷。 T1,T2值的計(jì)算可歸納為下面三個(gè)值的計(jì)算 . 定義 : 3/33/2233/22dadadX U T UY U U T UZ U U T U???????????????????? 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 26 在不同的扇區(qū)內(nèi) T1,T2按表 1賦值。 零矢量只是補(bǔ)足 T4,T6以外的時(shí)間，它對(duì)矢量的合成不產(chǎn)生影響。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 23 圖 28電壓空間矢量定義 眾所周知，對(duì)稱的三相正弦變量按 (218) 式合成，將得到一個(gè)幅度固定的勻速旋轉(zhuǎn)的空間矢量。 控制過程為 :速度給定信號(hào)與檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子速度相比較，經(jīng)速度控制器的調(diào)節(jié)，輸出 iq指令信號(hào) (電流控制器的給定信號(hào) )。在實(shí)際控制中，向電機(jī)定子注入的和從定子檢測(cè)的電流都不是 id,iq，而是三相電流，所以必須進(jìn)行坐標(biāo)變化。 由永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的分析可知 :定子電流在 d， q軸上的分量決定電磁轉(zhuǎn)矩的大小。因此，電感參數(shù)可以由下式表示 : d S mdq S mqL L LL L L?????? 其中，縱為 d， q軸線圈的漏感， Lmd和 Lmq分別為 d和 q軸線圈的自感 .假設(shè) if為等效勵(lì)磁電流，則永磁同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程如下式且其等效電路如圖 23所示： ? ?d s d d d md f q qq s q q q d d md fv R i p L i L i L iv R i p L i L i L i? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 19 圖 23 永磁同步電機(jī) d/q軸電壓等效電路 圖 24給出了常用的采用 iq=0矢量控制時(shí)，以電壓 Vq為輸入，轉(zhuǎn)子速度為輸出的交流永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)框圖。 有上面的推導(dǎo)可以看出，永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩基本上取決于定子 d軸電流分量和 q軸電流分量 .在永磁同步電動(dòng)機(jī)中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈恒定不變，所以都是采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向方式來控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的。由于 dq坐標(biāo)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，則電機(jī)定、轉(zhuǎn)子各量在 d軸、 q軸上的投影值是恒定的。電機(jī)的數(shù)學(xué)模型中含有時(shí)變參數(shù)，給分析和計(jì)算帶來困難。一般 PMSW多采用前兩種形式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子上產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)波形也有兩種 : 一種是正弦波形 。然而，要想組成真正的矢量控制系統(tǒng)，還必須從電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型出發(fā)，找到各個(gè)物理量之間的關(guān)系，特別是定子和轉(zhuǎn)子電流相互作用而產(chǎn)生的磁通和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，在定向坐標(biāo)系上實(shí)現(xiàn)各量的控制和調(diào)節(jié)。 本次設(shè)計(jì)的主要工作 本次設(shè)計(jì)的主要工作包括 : 1. 對(duì)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了探討，分析了空間矢量脈寬調(diào)制的DSP實(shí)現(xiàn)方法?，F(xiàn)在的伺服系統(tǒng)大多采用 RS232/485協(xié)議進(jìn)行串行通訊，受限于協(xié)議及硬件電路，這種系統(tǒng)不能滿足高精度、實(shí)時(shí)性的要求并且不易構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。比較有代表性的現(xiàn)場(chǎng)總線如 :CAN,Profibus、 Lon works以及基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 FF等以其高度的實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性正得到越來越廣泛的應(yīng)用。另一方面，將網(wǎng)絡(luò)控制技 術(shù)應(yīng)用到控制領(lǐng)域。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 10 e) 采用微處理器的數(shù)字控制，使信息雙向傳遞能力大大增強(qiáng)，提高分級(jí)控制能力， 使系統(tǒng)趨于智能化。 DSP 的出現(xiàn)為伺服系統(tǒng)的全數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。 TMS32OLF240x是專門用于數(shù)字電機(jī)控制器的專用 DSP系列，可支持電機(jī)的轉(zhuǎn)向、指令的產(chǎn)生、控制算法的處理、數(shù)據(jù)交流和系統(tǒng)監(jiān)控等功能。而單片機(jī)多為復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) (CISC)，多數(shù)指令要 23個(gè)指令周期來完成。而且隨著 DSP在各行各業(yè)中的廣泛普及，專業(yè)人才方面的供需矛盾也會(huì)很快解決。由于伺服系統(tǒng)應(yīng)用廣泛 ,國(guó)外公司還推出一些專用微處理器，有 Intel的 8O196MC系列、 NEC的 PD783系列和日立的SH7000系列，它們都具有帶死區(qū)功能的三相 PWM發(fā)生器、光電編碼器輸入接口、 A/D轉(zhuǎn)換器、豐富的 I/O和中斷資源。13 的高速鋼麻花鉆 1 粗銑腰槽 5 T06 216。電力電子器件是組成大功率電子裝置的核心，對(duì)整個(gè)裝置的性能、體積、重量和價(jià)格的影響非常大。20 1100 176 3 打中心孔 T03 216。 (3)確定裝夾方案 該零件毛坯的外行比較規(guī)則，在加工上下表面、臺(tái)階面及空系時(shí)，選用平口虎鉗夾緊。在加工過程中要保證表面粗糙度要求。 泵在機(jī)械產(chǎn)品中是很重要而且應(yīng)用很廣泛的一種零部件，諸如汽油泵、變頻泵、液壓泵、潛 水泵、隔膜泵、轉(zhuǎn)向助力泵、雙作用葉片泵等，起作用是其他部件所不能取代的，故而選擇 與泵密切相關(guān)的泵蓋作為設(shè)計(jì)的主題， 在本次的設(shè)計(jì)過程中查閱了大量相關(guān)的工藝方面的書 籍資料， 綜合比較選擇最好的設(shè)計(jì)方案， 在完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)中得到老師及同學(xué)們的大力幫 助，在此想他們表示衷心的感謝。屬于蓋體類零件，它和其他零件一起裝配液壓泵的一個(gè)腔體結(jié)構(gòu)用來儲(chǔ)存，輸入分配液壓油。 工件裝夾 用平口虎鉗裝夾工件。 ②臺(tái)階面及其輪廓采用立銑刀加工，銑刀半徑只受輪廓最小曲率半徑限制。13 200 60 30 6 精銑腰槽 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 5 7 T06 216。但 GTR存在門極控制電流大、高頻開關(guān)損耗大、二次擊穿的缺點(diǎn)，致使驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，裝置體積大，效率低。 IGBT電力電子器件發(fā)展至今，性能更趨優(yōu)良，容量不斷提高，己經(jīng)成為伺服驅(qū)動(dòng)器的首選功率開關(guān)器件，使伺服驅(qū)動(dòng)器 PWM開關(guān)頻率提高到 10KHZ以上，從而實(shí)現(xiàn)了伺服驅(qū)動(dòng)器的高頻化，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，而且對(duì)降低電動(dòng)機(jī)噪聲、減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)極為有利，在性能上獲得較大的改善。 DSP是一種高速的微處理器，其最大特點(diǎn)就是運(yùn)算速度非?？?，它比目前的 16/32位微處理器的運(yùn)算速度至少快一個(gè)數(shù)量級(jí)，而且它內(nèi)部也集成了足夠豐富的外設(shè)模塊。有的片內(nèi)集成 CAN控制器及 A/D和采樣 /保持電路，可提供 PWM(PulseWidthModulation)輸出。所以，結(jié)構(gòu)上的差異使 DSP器件比 16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時(shí)間快 810倍，完成一次乘加運(yùn)算快 1630倍。通過復(fù)雜的算 法達(dá)到同樣的控制性能，降低成本，可靠性高，有利于專利技術(shù)的保密。根據(jù)目前微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，速度更快、功能更新的微處理器不斷涌現(xiàn)，硬件費(fèi) 用會(huì)變得很便宜。但是，以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)的控制策略仍在一定程度上依賴于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，并不能從根本上解決復(fù)雜和不確定性系統(tǒng)的控制問題。能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。所以，在我國(guó)永磁電機(jī)的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。 另外，采用高性能控制策略的控制系統(tǒng)具有很好自適應(yīng)能力和抗干擾能力，能夠在參數(shù)時(shí)變及干擾等惡劣的工況下保證系統(tǒng)良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。 3. 基于電機(jī)控制專用 DSP控制器 TMS32OLF2407，本設(shè)計(jì)在參考前人研究成果的基礎(chǔ)上開發(fā)了一套帶有 CAN接口的全數(shù)字交流永磁伺服系統(tǒng)。其定子和異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)基本相同。另一類是梯形波 (方波 )電流驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)。前者以前主要在模擬控制中予以采用，響應(yīng)快速。 2)坐標(biāo)軸線放在定子上的兩相靜止坐標(biāo)系α173。 由于永磁同步電動(dòng)機(jī)具有正弦形的反電動(dòng)勢(shì)波形，其定子電壓、定子電流也應(yīng)該為正弦波。V 其中 J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， B為粘滯摩擦系數(shù)； 通過電機(jī)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 d， q中的數(shù)學(xué)模型可以看 出 : 1) 在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq軸中的變量都為直流變量，并且由轉(zhuǎn)矩方程式可以看出電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與電流 iq。 矢量控制的目的是為了改善轉(zhuǎn)矩控制性能，而最終實(shí)施仍然是落實(shí)到對(duì)定子電流 (交流量 )的控制上。在控制系統(tǒng)只要控制 iq大小就能控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)矢量控制。 由圖可知，永磁同步電機(jī)電流速度雙閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)矢量控制有下面幾部分組成 : 1．速度檢測(cè)模塊?？臻g矢量 PWM與傳統(tǒng)的正弦 PWM波不同，它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)獲得圓形理想磁鏈圓，使逆變器注入定子的電流形成的磁場(chǎng)必須實(shí)時(shí)追蹤轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，并且兩磁 場(chǎng)實(shí)時(shí)保持正交以實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)交流伺服系統(tǒng)的矢量河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 22 控制。為獲得旋轉(zhuǎn)的電壓空間矢量，只有利用各矢量的作用時(shí)間的不同來等效的合成所需要的矢量。這樣即可以提高直流電壓的利用率，又可以降低逆變器輸出的諧波含量。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源?？梢赃m用于多種控制策略。電源模塊 將開關(guān)電源提供的 +5V電壓變換為 +，為系統(tǒng)供電。 CANRX， CANTX通過 CAN接口電路接總線，傳輸信息。成為全數(shù)字化交流調(diào)速系統(tǒng)的首選。PWM的對(duì)稱和非對(duì)稱波形 。64K字程序存儲(chǔ)器空間 。 * 基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘發(fā)生器。時(shí)鐘的倍頻是通過對(duì)寄存器 SCSRI的 119位的設(shè)置完成的。只有當(dāng) TMS32OLF2407正在訪問映射至外部存儲(chǔ)器單元的地址范圍內(nèi)存儲(chǔ)單元時(shí)，外部數(shù)據(jù)和地址總線才有效。 在硬 件實(shí) 現(xiàn)時(shí) ， 采用 兩片SRAMIS61LV6416，分別作為數(shù)據(jù)空間和程序空間。在上電復(fù)位時(shí)，它可以產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)達(dá) 2OOmS的低電平復(fù)位信號(hào)足以滿足 2407的系統(tǒng)復(fù)位要求。三個(gè)原因由內(nèi)部產(chǎn)生，另外一個(gè)是由受外部 引腳控制產(chǎn)生的。因此論文只給出大于 6英寸時(shí)的仿真接口的連接圖如圖 37所示。在本系統(tǒng)中采用電磁隔離霍爾元件進(jìn)行電流檢測(cè)。其響應(yīng)速度可以達(dá)到 3微秒，響應(yīng)速度快，是理想的電流檢測(cè)方法。 M/T法原理見圖 39，設(shè)所用測(cè)速脈沖經(jīng)整形后每轉(zhuǎn) PN個(gè)脈沖在測(cè)速時(shí)間 Tc=Td+△ T時(shí)間內(nèi)，測(cè)速脈沖記數(shù)值為 m1，時(shí)間基準(zhǔn)脈沖為 m2， 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 1260 efNfmN pm? 其中， PN為電機(jī)每轉(zhuǎn)反饋脈沖個(gè)數(shù)， fc為時(shí)間基準(zhǔn)脈沖頻率 。具體的說， QEP單元能對(duì)輸入到CAPI/QEPI、 CAP2/QEP2引腳上兩路正交信號(hào)的上升沿和下降沿進(jìn)行捕獲，并根據(jù)兩路信號(hào)的相位關(guān)系自動(dòng)判斷電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，并對(duì)捕獲的信號(hào)進(jìn)行加、減計(jì)數(shù)。 QEP電路是通過檢測(cè) A、 B兩路 信號(hào)哪路超前，哪路滯后來確定電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的。一般采用三相 38OV電源。開關(guān) SL的功能是 :當(dāng) CF充電到一定程度時(shí)，令 SL接通，將 RL短路掉。 控制驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 控制驅(qū)動(dòng)電路主要完成對(duì) PWM (Pulse Width Modulation)信號(hào)的功率放大，以及對(duì)逆變器功率管的驅(qū)動(dòng)功能。 IR2132的引腳如圖 313所示，引腳定義由表格 31給出 : 圖 313 功率驅(qū)動(dòng)模塊引腳圖 引腳 定義 門極驅(qū)動(dòng)信號(hào) HO1， 2， 3對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào) 門極驅(qū)動(dòng)