用于高速數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的全數(shù)字交流伺服控制系統(tǒng).pdf

1、數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床作為板材加工中的高端設(shè)備，具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和柔性化的特點(diǎn)，適合于多品種、中小批量生產(chǎn)，因而深受廣大用戶的歡迎，在國(guó)內(nèi)外得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前我國(guó)數(shù)控沖床的核心部分--動(dòng)力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)一直依賴進(jìn)口，迫切需要開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交流伺服控制系統(tǒng)。 隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、高磁能積永磁材料及其他相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)顯示出其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。目前，交流伺服電機(jī)用于數(shù)控沖床的研究

2、還不是很廣泛，但是隨著高容量、大扭矩交流伺服電機(jī)的研制成功，它與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相組合形成的復(fù)合型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，為提高數(shù)控沖床的智能化、柔性化水平提供了新途徑。本文采用永磁同步電機(jī)作為沖床主傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源，以曲柄滑塊和肘桿機(jī)構(gòu)的組合形式構(gòu)成主傳動(dòng)系統(tǒng)。利用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，研究伺服系統(tǒng)的控制理論，采用預(yù)測(cè)控制和空間矢量控制技術(shù)，改善電流控制性能和系統(tǒng)響應(yīng)精度，并開(kāi)發(fā)數(shù)字伺服系統(tǒng)，使沖床在不改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的條件下，通過(guò)控制程序的改變實(shí)

3、現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的速度、電流環(huán)的精確控制，從而使滑塊得到所需的工作行程和壓力曲線，滿足各種不同加工材料和產(chǎn)品沖壓工藝要求。 本文首先深入研究了永磁同步電機(jī)的矢量控制理論，建立了永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上討論了永磁同步電機(jī)基于電壓空間矢量技術(shù)的速度、電流雙閉環(huán)控制，給出了交流伺服控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)，對(duì)空間矢量脈寬調(diào)制做了詳細(xì)的闡述，并給出了軟件的實(shí)現(xiàn)方法。 然后，研究了控制系統(tǒng)軟、硬件結(jié)構(gòu)和主要功能模塊的原理及其實(shí)

4、現(xiàn)方法。硬件方面以TI公司的DSP芯片TMS320F2812為控制核心，以DR20A為功率驅(qū)動(dòng)模塊，設(shè)計(jì)了TMS320F2812芯片必要的外圍擴(kuò)展電路、電流電壓采樣電路、逆變器驅(qū)動(dòng)電路以及光電編碼器接口電路。軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，主要包括主程序和中斷服務(wù)程序，給出了系統(tǒng)主程序和中斷服務(wù)程序流程圖。永磁同步電機(jī)矢量控制的主要控制策略在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)，包括電流采樣、電壓采樣、光電編碼器測(cè)速、矢量坐標(biāo)變換、比例積分調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)以及空間電壓矢

5、量脈寬調(diào)制模塊。 本文借助于MATLAB/SIMULINK建立了永磁同步電機(jī)的仿真模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用定子靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速運(yùn)行。仿真結(jié)果表明，所提出的永磁同步電機(jī)矢量控制方法具有令人滿意的性能，驗(yàn)證了算法的可行性，控制系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，為實(shí)際系統(tǒng)開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。最