基于FPGA的多軸伺服電機(jī)控制技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、本文研究的對象是使用 FPGA控制平臺實(shí)現(xiàn)多軸永磁同步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)。多軸電機(jī)控制是指利用一個(gè)控制單元實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)單元的控制，是機(jī)器人領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢。隨著FPGA控制技術(shù)的發(fā)展，多軸控制的瓶頸得以解決。
　　本文的研究重點(diǎn)為無傳感器控制的實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的有傳感器控制需要依靠編碼器或者旋轉(zhuǎn)變壓器檢測轉(zhuǎn)子的速度和角度，不但增加了系統(tǒng)的體積和成本，系統(tǒng)可靠性也大幅度降低。無傳感器控制是通過檢測電機(jī)定子電壓、電流等信號，經(jīng)過一定的算法

2、處理后得出轉(zhuǎn)子相關(guān)信息，完成矢量控制的閉環(huán)控制。
　　首先，本文永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，采用id＝0的控制策略完成矢量控制。分別從SVPWM的原理實(shí)現(xiàn)和工程實(shí)現(xiàn)步驟兩方面詳細(xì)介紹了SVPWM的實(shí)現(xiàn)，并利用Matlab/Simulink仿真平臺對其進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　其次，對無傳感器控制技術(shù)在中高速段對傳統(tǒng)的滑模觀測器進(jìn)行了改進(jìn)，使用sigmoid函數(shù)代替sign函數(shù)，削弱了抖振。深入研究了電流閉環(huán)的I-f啟動(dòng)策略，仿真結(jié)果表明

3、，I-f啟動(dòng)和基于改進(jìn)后的滑模觀測器無傳感器控制方法能夠可靠運(yùn)行，具有良好的動(dòng)態(tài)性能和抗負(fù)載擾動(dòng)能力。
　　然后基于Actel FPGA和電機(jī)控制專用IP核，實(shí)現(xiàn)了雙軸電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)。并調(diào)用Smartfusion2內(nèi)嵌的ARM Cortex-M3處理器，使用C語言編寫I-f啟動(dòng)和改進(jìn)后的滑模觀測器實(shí)現(xiàn)代碼，并對各模塊進(jìn)行仿真分析。
　　最后設(shè)計(jì)了雙軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件，包括FPGA控制板和功率驅(qū)動(dòng)板。
　　通過大量的仿真