SRM步进传动控制系统的动态特性分析与研究

论文摘要

随着科技的发展,在运动控制系统的各个环节应用了电子电力技术、控制技术、交流传动技术等先进技术,以成为传动控制核心的技术。许多高性能电动机的出现使得步进传动控制有了进一步发展,克服了步进传动控制向大容量发展的主要障碍,步进传动控制进入了新的发展时期。本文首先介绍了步进传动的发展以及开关磁阻电动机的基本结构和工作原理,以此作为对开关磁阻电动机步进传动控制系统的理论基础,在深入分析开关磁阻电动机的磁势、转矩以及与定子电流之间关系的基础上,提出了直接控制电动机瞬时转矩的电流定向控制方法,给出了转矩与定子电流之间的表达式,克服了静态角误差,提高了系统的定位精度。本文主要从系统的起动特性,负载抗干扰特性两方面对步进传动控制系统的动态特性进行分析研究。根据系统的性能指标,选择谐波减速器、惯性轮、多极旋转变压器等搭建动态测试平台,并在定子电流定向控制理论下,设计了开关磁阻电动机的控制系统结构。控制器采用TI公司生产的DSP芯片TMS320LF2407A为控制核心,保证实现开关磁阻电动机的定子电流定向控制。最后通过搭建的测试平台,采用电流定向控制策略,验证了开关磁阻电动机步进传动控制系统具有良好的动态特性,为其最优控制和节能控制提供一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 电气传动控制的概况
• §1-2 步进传动控制的发展
• §1-3 步进传动控制中的电动机
• §1-4 本文主要研究工作
• 第二章 SRM步进传动的控制策略
• §2-1 SRM的基本结构及工作原理
• 2-1-1 SRM的基本结构
• 2-1-2 SRM的工作原理
• §2-2 SRM步进传动的转矩特性分析
• 2-2-1 SRM的磁势分析
• 2-2-2 SRM转矩分析
• 2-2-3 SRM磁势离散化方法
• §2-3 基于步进磁势的SRM步进控制
• §2-4 SRM步进控制算法
• 2-4-1 定向控制概况
• 2-4-2 SRM矩角特性
• 2-4-3 电流定向控制的数学模型
• 2-4-4 电流定向控制的静态角误差分析
• 第三章 SRM步进传动控制系统的动态特性分析
• §3-1 开关磁阻电机磁场分布分析
• §3-2 开关磁阻电机静态特性和动态特性分析
• 3-2-1 开关磁阻电机静态特性仿真分析
• 3-2-2 开关磁阻电机动态特性仿真分析
• §3-3 SRM步进传动控制系统的起动特性分析
• §3-4 SRM步进传动控制系统的负载抗扰特性分析
• §3-5 系统软件设计与实现
• 第四章 SRM步进传动控制系统的设计
• §4-1 SRM的选择
• §4-2 惯性轮的选择
• §4-3 谐波传动减速器的选择
• §4-4 旋转变压器的选择
• §4-5 负载的选择
• §4-6 控制器的设计
• 4-6-1 TMS320LF2407A芯片简介
• 4-6-2 转子位置检测电路
• 4-6-3 转速检测
• 4-6-4 电流检测和电路设计
• 4-6-5 电路的保护
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间所取得的科研成果