柔性梁系统用永磁同步电机矢量控制仿真与实现

【摘要】随着现代机械系统向高速、轻质、重载方向发展,以柔性机械臂为代表的机械结构的动力学和控制问题受到越来越多的关注。然而不仅如此,当今工业生产中,许多刚性结构体在高速运动中会产生柔性体的振荡特性。这种特性导致它的确切运动轨迹较难控制,给生产带来意想不到的干扰,针对这类柔性系统动力学的控制,人们往往关心运动机构末端的精确定位问题。本课题是粤港重大招标项目的延续,主要是实现柔性梁的高速精密定位。将柔性运动机构末端处理为带末端质量的柔性机械类系统,在平面内作快速、频繁的点到点运动,并要求末端质量体在目标点处高精度定位。在一般运动控制中,伺服电机输出往往能准确跟随给定输入,实现精确的转速或位置控制。但在本课题中,由于控制对象具有柔性体的振荡特性,要实现其高速精密定位,对伺服电机控制精度及性能的要求就更高。我们在前人工作基础上获得柔性梁高速定位所需的位移曲线,由柔性梁位移与伺服电机转速的关系将对柔性梁位移的控制转化成对伺服电机转速的控制,从而实现对柔性梁的高速精密定位。本文首先论述了研究发展柔性梁系统的必要性,阐述了永磁同步电机用于柔性梁系统驱动及控制的明显优势和广阔前景。基于空间矢量的定义和坐标变换原理,推导了永磁同步电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型。其次,详细分析了永磁同步电机转子磁场定向电压空间矢量脉宽调制技术的原理,采用的控制策略,基于MATLAB环境,对电压空间的矢量控制进行功能模块化设计,实现仿真。再次,以TMS320F2812控制芯片为核心设计了永磁同步电机的电压空间矢量控制系统的硬件及软件平台。最后,对控制系统的硬件及软件平台进行了测试,并得出理想的测试结果。本文主要对永磁同步电机的矢量控制策略进行仿真分析及验证,同时也在DSP平台上实现了这一控制策略。为柔性梁用永磁同步电机的控制策略选择打下了一定的理论及实践基础,具有一定的参考价值。
【作者】彭科；
【导师】王钦若；
【作者基本信息】广东工业大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】柔性梁；永磁同步电机；矢量控制；MATLAB仿真；DSP；测试；

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