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1、基于DSP和FPGA的交流伺服系統(tǒng)研究摘要隨著電力電子技術和微處理器技術的發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)已經廣泛應用于數(shù)控機床、家用電器等多種工業(yè)產品中。而交流永磁同步電機(PMSM)由于高轉矩、低損耗、脈動小、電氣時間常數(shù)小等物理特點，使其成為高精數(shù)控加工的最佳執(zhí)行機構。開發(fā)一個基于交流永磁伺服電機的高精度，快響應、強穩(wěn)定性的伺服系統(tǒng)有著十分重要的實際意義。本文首先對交流伺服系統(tǒng)的基本概況做了闡述，推導了永磁同步電機的數(shù)學模型，介紹了電壓空間矢量的控制方法，設計了三閉環(huán)控制系統(tǒng)，給出了位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)控制器的設計方法，其中對位置環(huán)和速度環(huán)采用了魯棒性很強的滑模變結構控制方法，對電流環(huán)采
2、用了經典的PI控制，通過MATBAL仿真驗證了此控制系統(tǒng)的可行性。在硬件結構上采用IPM＋DSP＋FPGA結構，其中IPM功率模塊完成功率驅動，DSP完成控制算法和通訊，F(xiàn)PGA完成對霍爾信號的檢測、碼盤信號的讀取、鍵盤的掃描、顯示器的動態(tài)刷新、保護信號的處理等功能。此結構使DSP和FPGA充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，同時在性能上還彌補了各自的不足，節(jié)約了大量時間和資源，提高了系統(tǒng)的性能。最后對整個系統(tǒng)的軟件做了介紹，給出了主要部分的流程圖及部分代碼。關鍵字：交流伺服；PMSM；DSP；FPGA；SVPWM；滑模變結構控制；PIReseachofACServoSystembasedonDS
3、PAndFPGAAbstractWiththerapiddevelopmentoftheACservotechnologywhichbasedonpowerelectronicstechnologyandmicroprocessortechnology,theACservosystemhasbeenapplicedinCNCmachinetools,householdappliancesandmanyotherindustrialproductswidely.PMSM(PermanentMagnetSynchronousMotor)hasmanygoodcharacteristic
4、ssuchashightorque,lowwastage,lowpulse,lowelectrictimeconstantandetc,whichmakePMSMbecomethebestimplementinhighpreciseCNC.Herefore,itisofpracticalsignificancetodevelophighaccuracy,fastresponseandstrongstabilityservocontrolsystem.Firstofall,thegeneralsituationaboutACservotechnologyisgiven.Ontheba
5、seofintroducingthemathematicsmodelofPMSM,SVPWMmethodisputforward.Secondlythepaperdegignsathreecloseloopcontolsystem,givingthedesigningdetailsinpositionloopcontroller,speedloopandthecircuitloop.Thepositionloopandthespeedlooptaketheslidingmodevariablecontrolmethodwhichhashighrobustnessandthecirc
6、uitlooptakestheclassicalPIcontrolmethod.AccordingtotheresultofsimulationbyMATBAL,thesystemisfeasible.ThenthepaperintroducesthehardwaresystembasedonIPM+DSP+FPGA.IPMmoduleaccomplishespowerdiver.DSPfinishestheworksincludingACservocontrolalgorithmandthecommunication.FPGAachievesthepurposesincludin
7、gdetectingthehallsignal,readingcodediscsignal,scanningthekeyboard,dynamicrefreshingtheLEDdisplay,dealingwithprotectionsignalandetc.ThishardwaresystemmakesDSPandFPGAfullplayeachone’sadvantagesandmakeupeachone’sdisadvantages,whichnotonlys
