基于DSP的无刷直流电动机伺服控制系统

作     者：史雪冰 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈国定

授予年度：2003年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：伺服控制 直流无刷电动 DSP 模糊控制器 PI调节器 

摘      要：本文设计了一种基于DSP的直流无刷电动机伺服控制系统。根据伺服系统对快速性、高精度以及传动的刚性和高的速度稳定性等方面的性能要求，系统采用了位置、速度、电流三闭环的控制结构。 位置控制环为最外环。为了兼顾位置伺服控制的快速性和精确性，在本环节设计了一个模糊控制器。模糊控制器可以根据位置误差的大小以及位置误差变化率的大小，实时的调节电动机的转速，使系统在大的位置偏差的情况下能够以最快的速度向着减小位置误差的方向运行，在小误差的情况下，能够使电机的运行速度逐渐减小，使系统控制的精确性占主导地位，为位置误差等于零的时候能够做到准确迅速的停车创造条件。 为了使系统能够有很好的刚性和速度稳定性，在位置环之内设置了一个转速调节环，并且以PI调节算法作为速度环控制器基本算法。这样不仅可以做到速度的实时反馈和调整，而且由于PI调节器的积分作用，可以使系统在稳态时做到速度无静差。 伺服电机在经常的起动，运行和停止状态之间进行切换时，起动时间的长短，直接影响伺服系统的性能。为了能够尽量的提高伺服控制系统的反应快速性，并且能够为了实时的对主电路的电流进行检测调节，系统在速度环的内部设置一个电流反馈环并且以带输出限幅的PI调节器作为电流环的控制器。在电流环的控制下，系统在起动的时候能够最大限度的发挥电机的过流能力，使电机以最大允许的起动电流恒流起动，则电机转速可以以最大的加速度上升，并且以最快的时间达到给定转速。 为了方便操作者对系统的控制和实时了解系统的状况，在系统中设置了显示和设定界面，以实现人机对话。