基于asicpmsm伺服控制系统设计及实现word格式论文.docxVIP

摘要摘要交流永磁同步电机（PMSM）以其转矩高、体积小、结构紧凑、运行效率高、调速性能好等优点逐渐地被广泛应用到工业自动化中。随着DSP的出现，全数字化伺服控制系统不断地向功能智能化、可靠性高、实现新控制策略容易、结构简单化发展。但是，DSP 编程复杂，导致系统开发周期长、成本高。因此，本文提出了一种基于智能ASIC的交流伺服系统的设计，其省去了DSP烦琐的编程，大大地缩短了系统开发的周期，降低了产品开发的成本并有利于企业对市场的占领。首先，论文分析了永磁同步电机的结构和数学模型，并介绍了建立在永磁同步电机上的三个坐标系统以及永磁同步电机的矢量控制原理和相应的控制策略，说明了空间电压矢量（SVPWM）的调制原理。其次，开发了数字化交流伺服控制系统，设计了以IRMCK201为控制核心，以C8051为外围MCU，以IPM为功率驱动单元的永磁同步电机伺服系统硬件电路。设计并制作了开关电源、隔离电路、电流采样电路、位置信号采样电路、过压保护电路、欠压保护电路等辅助电路。接着，给出了软件实现方案，通过SPI接口完成了C8051对IRMCK201的管理及IRMCK201寄存器的在线修改。从而通过对IRMCK201寄存器的配置、读/ 写操作实现了交流伺服系统的初始化、速度闭环控制和电流闭环控制。最后，将该交流伺服系统应用到企业开发新一代商用跑步机的科研实践中。由于传统PID控制系统鲁棒性不强，动态响应差，因此，本文利用C8051设计了速度闭环PI调节器的模糊自适应控制器，既增强了系统的鲁棒性，也改善了速度的超调问题，满足了跑步机对速度平稳变化的要求。关键词：永磁同步电机，伺服系统，IRMCK201，模糊控制，跑步机IABSTRACTABSTRACTDuetotheadvantageofhightorque,smallvolume,compactstructure,high operationefficiencyandexcellentspeedperformance,thepermanentmagnet synchronousmotor(PMSM)hasbeenwidelyappliedtoindustrialautomationservo system.AlthoughthefulldigitalACservosystembasedonDSPhasbecomemore reliableandmoreflexibletoimplementnewcontrolstrategies,complexDSP programmingmakesthesystemdevelopmentcycletoolong.So,inthispaper,anAC servosystembasedonintelligentASICisdesigned,whichavoidssoftware programmingandshortenssystemdevelopmentcyclelengthandreducesproductcosts and also is conducive tobusiness-to-market occupation.Firstly,thestructureandmathematicalmodelofPMSMisanalyzed,andvector controltheoryandcontrolstrategiesandthethreecoordinatesystemsonPMSMand spacevectorPWM(SVPWM) areexplained.Secondly,thewholehardwarestructuresofdigitalACservosystemwhichuse IRMCK201forthecontrolofthecoreandC8051forexternalMCUandIPMforpower inverter-bridgearedesigned,includingswitchingpowersupply,isolationcircuit,current samplingcircuit,locationsamplingcircuit,over-voltageandunder-voltageprotection circuits, andother relatedauxiliarycircuit.Thirdly,thesystemsoftwareisdesigned.ThecommunicationbetweenC8051and IRMCK201issettedupthroughtheSPIinterface.Inthisway,theregistersof IRMCK201aremodifiedonline,aswellas