基于TMS320F2812的叉車多軸伺服控制器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、叉車在日常生活中發(fā)揮著重要的作用,主要用在裝卸貨物方面。它屬于工業(yè)起升搬運(yùn)自裝載車輛,機(jī)械地把水平方向的搬運(yùn)和垂直方向的起升緊密結(jié)合起來,有效地完成各種裝卸搬運(yùn)作業(yè)。水平方向的移動和垂直方向的提升各需要一個電機(jī)來為其提供動力,就需要伺服控制器同時協(xié)調(diào)控制兩臺電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)?，F(xiàn)代叉車產(chǎn)品主要由三部分組成:電動控制系統(tǒng)、電瓶和電機(jī),并稱為叉車產(chǎn)品中不可缺少的“三電”,其中電動控制系統(tǒng)是重中之重。依靠新型控制理論及半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,各種電動控

2、制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)出來,其中以交流伺服系統(tǒng)為控制核心,以永磁同步電機(jī)為執(zhí)行核心的永磁同步交流伺服控制系統(tǒng)越來越受到人們的關(guān)注和青睞。該系統(tǒng)由于易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、電源利用率高、穩(wěn)定可靠、體積小、速度和轉(zhuǎn)矩可控等優(yōu)點(diǎn),將會逐漸取代以直流電機(jī)為控制對象的直流控制系統(tǒng),成為電動控制叉車的發(fā)展新趨勢。
　　 論文在結(jié)合大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,研究總結(jié)了當(dāng)前交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及電動叉車控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,從而明確了開發(fā)永磁交流同步伺

3、服控制系統(tǒng)的意義。該文首先剖析了電動叉車的總體結(jié)構(gòu)及執(zhí)行部件永磁同步電機(jī)(PMSM)的結(jié)構(gòu)、工作原理和數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上介紹了幾種常用的伺服控制方法,并對交流伺服系統(tǒng)的空間矢量控制(SVPWM)理論進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究,重點(diǎn)分析了其原理和實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)采用了id=0的矢量控制方法,因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了對電機(jī)交軸和直軸的解耦,可以線性控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩,并且易用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
　　 本文討論了基于TMS320F2812的叉車多軸伺服控制器系

4、統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究,本叉車多軸伺服控制器的設(shè)計(jì)是以32位定點(diǎn)DSP處理器TMS320F2812為核心控制器,利用DSP的兩個事件管理器來控制兩路電機(jī),并實(shí)時采集處理電機(jī)的電流、速度、位置和溫度等信號,通過閉環(huán)控制使電機(jī)運(yùn)行在正常穩(wěn)定的狀態(tài),并利用CAN總線與車身前置Smart儀表通信,對電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及錯誤信息進(jìn)行實(shí)時顯示。DSP外圍輔助以簡單的信號采集保護(hù)電路,電源模塊,及總線驅(qū)動模塊,提高了系統(tǒng)的集成性和穩(wěn)定性。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的主控、驅(qū)

5、動和功率三大硬件模塊,并對其關(guān)鍵部分的原理及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了分析。軟件設(shè)計(jì)上利用了模塊化設(shè)計(jì)思想,并采用了速度PID控制及電流PID控制算法,有效地完成了速度和扭矩大小的控制,提高了系統(tǒng)的運(yùn)算精度和整體性能。
　　 最后對整個系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試,對電機(jī)的啟動、速度控制、正反轉(zhuǎn)及運(yùn)行過程中的過壓、過流、過熱和欠壓等故障檢測和保護(hù)進(jìn)行了實(shí)地測試和模擬測試,證明該系統(tǒng)穩(wěn)定性好,可用于5-11kW的電機(jī)控制,通過不斷地硬件和軟