试谈闭环基于DSP空心杯直流伺服电—机械转换器双闭环制约系统

论文导读：
摘要：电-机械转换模块是连接电气元件和机械元件的桥梁,是数字阀探讨的关键,提升其性能是提升数字阀性能的前提。伺服电机作为数字执行元件,其性能对于数字阀的性能有直接影响,为了解决传统的步进电机在需要克服较大负载(包括惯性负载以及弹簧力等)时响应速度的限制,考虑用性能更好的伺服电机取代步进电机。本论文对空心杯直流电机提出了双闭环伺服制约的策略,探讨了制约系统及制约对象的数学模型、制约对策的软件实现,基于TMS320LF2812(DSP)的制约器的硬件设计等,解决了空心杯直流伺服电动机作为数字阀的电-机械转换器的前期技术不足。具体探讨内容如下：1.结合空心杯直流伺服电机特有的无铁芯结构特点,对样机的电阻、转矩系数、反电势常数等参数进行测量,给出了样机的电压-转矩联系和转矩-转速联系,在此基础上建立了该直流电机的数学模型,对其稳态工作特性和动态响应进行论述浅析,并在MATLAB中进行了仿真。2.介绍了电流和位置双闭环伺服系统的原理以及主要构成环节,给出了该制约系统的动态结构图和传递函数,并在MATLAB中进行了仿真。在电流环中添加串联校正环节,对其补偿特性进行探讨,并在实验中比对补偿结果,证明该校正环节能够提升电流环的跟踪性能。3.介绍了直流伺服制约器的软硬件设计与实现策略,对制约器的硬件电路模块、DSP制约模块和软件制约对策进行了说明,并对正弦制约信号的产生及电流、位置闭环以及经典三项制约策略等关键算法的软件实现进行了陈述。4.搭建基于DSP的实验探讨平台,对电流闭环制约时系统的频率响应进行了实验探讨,对系统的响应曲线进行了浅析。双闭环制约实验对直流电机位置闭环伺服系统中的论述和设计策略进行了验证,和仿真结果相吻合,表明双闭环制约对策是有效的。5.对全文的主要探讨工作和取得成果进行总结,并对之后进一步探讨的工作和方向做了展望。关键词：空心杯直流伺服电机论文DSP论文双闭环制约论文动态响应论文
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ABSTRACT7-11
第1章 绪论11-24

1.1 选题背景及课题来源11-12

1.2 电-机械转换器进展概况12-16

1.3 空心杯直流伺服电机的特点16-20

1.3.1 空心杯电动机概述16-17

1.3.2 空心杯电动机的结构17-19

1.3.3 空心杯电动机的运用19-20

1.4 直流电动机的伺服制约策略20-21

1.5 课题探讨内容及作用21-22

1.6 主要革新点及技术路线图22-23

1.7 本章小结23-24

第2章 直流伺服电动机的建模24-33

2.1 引言24

2.2 直流伺服电机的稳态浅析24-27

2.1 电枢绕组感应电势浅析24-25

2.2 电枢磁势浅析25-26

2.3 直流电动机的稳态工作特性26-27

2.3 直流伺服电机的动态浅析27-32

2.3.1 直流伺服电机的数学模型27-30

2.3.2 直流电机时间常数的求取30

2.3.3 直流电机动态响应的仿真30-32

2.4 本章小结32-33

第3章 直流伺服制约系统建模33-42

3.1 引言33

3.2 闭环制约系统的数学模型33-39

3.

2.1 双闭环伺服系统的结构图34-35

3.

2.2 电流调节器的数学模型35-37

3.

2.3 电流环串联校正环节数学模型37-38

3.

2.4 位置调节器的数学模型38

3.

2.5 伺服系统的传递函数38-39

3.3 伺服系统的仿真39-41

3.4 本章小结41-42

第4章 直流伺服制约器的设计与实现42-63

4.1 引言42

4.2 制约系统硬件电路42-50

4.

2.1 电源模块43-44

4.

2.2 驱动模块44-46

4.

2.3 电流保护电路46-47

4.

2.4 位置检测模块47-49

4.

2.5 电流检测模块49

4.

2.6 有源滤波49-50

4.3 DSP制约模块50-53
4.

3.1 TMS320F2812数字信号处理器50-51

4.

3.2 事件管理器51-52

4.

3.3 串行外设接口52-53

4.

3.4 A/D转换单元53

4.4 制约系统软件设计53-62

4.1 定点DSP的Q格式表示53-54

4.2 正弦制约信号论文导读：

的产生54-56

4.3 数字PID调节器的设计56-57

4.4 制约算法的软件实现57-60

4.5 软件设计中的注意事项60-62

4.5 本章小结62-63

第5章 实验探讨63-74

5.1 引言63

5.2 直流电机静态性能实验63-65

5.3 直流电机制约系统动态性能实验65-73

5.

3.1 实验装置65-67

5.

3.2 PI参数整定67

5.

3.3 电流单闭环制约实验67-70

5.

3.4 双闭环制约实验70-73

5.4 本章小结73-74
第6章 总结与展望74-76

6.1 结论74-75

6.2 展望75-76

参考文献76-79
致谢79-80
攻读学位期间参加的科研项目和成果80