基于fpga的高精度交流伺服系統(tǒng)研究碩士研究生學(xué)位論文

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1、碩士學(xué)位論文基于FPGA的高精度交流伺服系統(tǒng)研究AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonHighPrecisionACServoSystemBasedonFPGACandidate:ZhengLuMajor:ElectricMachineandApparatusSupervisor:Prof.HuangShenghuaHuazhongUniversityofScience&Technology

2、Wuhan430074,P.R.ChinaFeb.,2007獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已標明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學(xué)位論文作者簽名：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可

3、以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在______年解密后適用本授權(quán)書?！瘫菊撐膶儆诓槐Ｃ堋?。（請在以上方框內(nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年月日年月日摘要隨著電機技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)及計算機技術(shù)的快速發(fā)展，交流伺服驅(qū)動技術(shù)取得了很大的進步。由于永磁同步電機有著電磁轉(zhuǎn)矩紋波系數(shù)小、運行平穩(wěn)、動態(tài)響應(yīng)快、可靠性高等優(yōu)點，在高精度、高性能要求的伺服驅(qū)動領(lǐng)域，永磁同步電機伺服系統(tǒng)已逐漸成為交流伺服的主流。本文首先介紹了伺服系統(tǒng)的概念和組

4、成、發(fā)展和應(yīng)用及基本要求，然后推導(dǎo)出永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型，分析其空間矢量圖及時間向量圖，并根據(jù)實際情況提出了按勵磁磁場定向的矢量控制方法。接著本文對單電源供電的線性放大電路進行了詳細分析，給出了線性放大電路的接線方法和電路設(shè)計方法，和雙電源供電放大電路作了比較，并給出了仿真波形和實驗結(jié)果。在第四章，介紹了一種速度曲線生成的方法，并給出由matlab7.0生成的曲線波形。然后結(jié)合實際使用的混合式光電編碼器，介紹了位置檢測的方法，并描述了三種基本的速度檢測算法，指出了各方法適用的場合及優(yōu)缺點。第五章介紹了Cyclone系列EP1C12Q240C8F

5、PGA芯片的結(jié)構(gòu)特點，并根據(jù)實際系統(tǒng)對系統(tǒng)硬件設(shè)計作了詳細的闡述。第六章介紹了FPGA的開發(fā)流程，詳細描述了各模塊的設(shè)計方法及思路，提出了一種基于FPGA的四倍頻電路的實現(xiàn)方法，并用QuartusⅡ?qū)Ω髂K做了時序仿真，并給出仿真波形。最后用永磁同步電機對該系統(tǒng)做了實驗，記錄并分析了電壓以及電流波形，且用用QuartusⅡ軟件中的SignalTapⅡ直接測出了速度波形。關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng)，永磁同步電機，矢量控制，線性放大，F(xiàn)PGAAbstractUnderthedevelopmentofmotortechnology,modernpowerelec

6、tronics,microelectronicstechnology,controltechnologyandcomputertechnology,ACservodrivetechnologyhaspromotedgreatprogress.Aspermanentmagnetsynchronousmotorhasthemeritsoflowelectromagnetictorqueripplecoefficient,stableoperation,rapidthedynamicresponse,highreliability,permanentm

7、agnetsynchronousmotorservosystemhasgraduallybecomethemainstreamofACservosysteminthehigh-precision,high-performanceservodrivefield.Thispaperintroducedtheconception,composition,developmentandapplicationoftheservosystem,aswellasthebasicrequirementsofit.Thenitderivedamathematical

8、modelofPMSMtoanalyzeitstimeandspacevectormap.Themagneticfieldoriente