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摘 要

交流伺服电机技术凭借其优异的性价比，逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。交流伺服系统技术的成熟也使得市场朝着多元化的方向发展，并成为工业自动化的支撑性技术之一。本文在充分了解永磁同步电机的结构与分类的基础上，利用坐标变换的原理，建立永磁同步电机的数学模型。对永磁同步电机控制系统的控制策略的优缺点做充分比较后，采用了矢量控制id=0的控制策略。通过坐标变换，计算出所需要的参数。在Matlab/Simulink 仿真软件环境下搭建好永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，系统通过电流环、速度环双闭环结构，对矢量控制策略进行了验证。随后设计了永磁同步电机矢量控制系统的硬件电路，系统硬件电路分为控制电路和驱动电路，控制电路核心基于TMS320F28035系列的微控制器，驱动电路的核心则为IGBT模块。

完成永磁同步电机伺服系统硬件及软件设计后，利用CCS软件完成程序的编写，然后在此基础上通过接口电路将调试好的程序写入芯片，通过实验得出的效果图来对之前的设计进行验证。

关键词：伺服系统 永磁同步电机 矢量控制 SVPWM

ABSTRACT

AC servo motor technology has gradually replaced the DC motor as the servo system of the dominant executive motor through its excellent cost performance ratio. With the mature of AC servo system, the market is developing rapidly and has become one of the supporting technologies of industrial automation. As the basis of fully understanding the structure and classification of permanent magnet synchronous motor. The vector control id=0 control strategy is adopted after comparing the advantages and disadvantages of the control strategy of PMSM control system. The required parameters are calculated by coordinate transformation. The simulation model of PMSM vector control system is built in the environment of Matlab/Simulink simulation software, the current loop and speed loop are used to verify the control strategy of id=0.Then the hardware circuit of PMSM vector control system is designed, IGBT module and TMS320F20835 the hardware circuit of the system is made .

After completing the hardware and software design of PMSM Servo system,we use CCS software to complete the programming test and design the test system of servo control system.Then, the performance indexes of the servo control system are tested in detail based on the test system, and the correctness and rationality of the design are verified by the control effect of the system.

Key words：Servo system, PMSM ,Vector control ,SVPWM

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的意义 1

1.2伺服系统及其发展情况 1

1.2.1 伺服系统及其组成 1

1.3永磁同步电机控制策略 1

1.4 DSP的特点及其应用前景 2

1.5 本文的主要研究内容 3

第二章 经济成本校核 4

2.1 方案成本校核 4

2.2 方案选择 6

2.3 本章小结 6

第三章 永磁同步电机数学模型与仿真 7

3.1 永磁同步电机的坐标系变换 7

3.2 永磁同步电机数学模型 7

3.3 永磁同步电机驱动与控制 9

3.3.1 电流环PI参数计算 9

3.3.2 速度环PI参数计算 10

3.4 PMSM的建模与仿真 11

3.4.1 控制系统仿真模型的建立 11

3.5 永磁同步电机伺服系统的Simulink仿真结果 17

3.6 本章小结 19

第四章 系统硬件和软件设计 20

4.1 系统硬件总体结构 20

4.2 控制电路设计 20

4.2.1时钟电路 20

4.2.2控制电源电路 20

4.2.3 复位电路 21

4.2.4 接口电路 22

4.2.5 芯片原理图 23

4.3系统功率驱动电路设计 24

4.3.1整流电路 24

4.3.2滤波电路 24

4.3.3 逆变电路 24

4.3.4 泄放电路 25

4.3.5 温度检测电路 25

4.4系统软件设计 25

4.4.1 系统软件总体结构 26

4.4.2 主程序 26

4.4.3 中断服务程序 27

4.4.4 SVPWM产生程序 28

4.5 本章小结 29

第五章 实验结果与分析 30

5.1实验平台 30

5.2 实验结果及分析 30

5.3本章小结 32

总结与展望 33

参考文献 34

致谢 36

第一章 绪论

1.1 课题研究的意义

在智能控制理论、电力电子器件、微处理器以及伺服电机等技术不断发展的情况下，交流伺服驱动技术取得了巨大的进步，在国防、日常生活以及工农业生产等多种领域应用得越来越多^[1]。例如国防领域的雷达、军用武器随动系统，工业生产中的激光加工、机器人控制、集成电路制造，日常生活中的自动化办公等场合^[2]。交流伺服系统的高效率、控制简单这些长处随着永磁电机的出现也变得越来越明显。交流伺服驱动技术的精度和可靠性的研究对满足人们关于伺服驱动产品的性能要求有着举足轻重的现实意义。

1.2伺服系统及其发展情况

1.2.1 伺服系统及其组成

系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标或给定值任意变化的自动控制系统^[3]。伺服系统一般由伺服驱动控制器、伺服执行元件（如永磁同步电机、BLDCM)、被控对象、误差放大与校正部分、被控信号测量与反馈部分这五部分组成^[1]。

1.2.2伺服系统的分类和要求

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