基于TMS320F28335的2D數字伺服閥控制器的研究.pdf

1、2D數字伺服閥在結構上應用伺服螺旋機構集導控級與主閥芯于單一閥芯上，具有結構簡單、響應速度快和抗污染能力強等優(yōu)點。電—機械轉換器作為2D數字伺服閥的核心部件，它的性能在很大程度上決定了2D數字伺服閥的性能。因此對2D數字伺服閥電—機械轉換器的研究對2D數字伺服閥性能的提升具有很重要的意義。
　　本文以6通徑2D數字伺服閥及其控制器為研究對象。兩相混合式步進電機作為2D數字伺服閥的電—機械轉換器，具有固有頻率高、可直接數字控制等優(yōu)點

2、，但存在著步距角分辨率低和容易失步等缺點，為了解決步進電機存在的問題，實現(xiàn)電機轉子在任意位置無失步的快速定位，本文在電流同步控制的基礎上提出了位置電流雙閉環(huán)控制思想。TMS320F28335具有計算速度快，內存容量大，可以進行浮點運算等優(yōu)點，適用于應用復雜控制規(guī)律的場合;DRV8432全橋驅動芯片具有驅動能力強、封裝小等優(yōu)點，非常適合電機控制應用，因此本文以TMS320F28335為主控芯片和DRV8432為電機驅動芯片，進行控制器的設

3、計，提高控制器的控制性能，使其具有體積小、集成度高和可靠性好等優(yōu)點，提升電—機械轉換器和2D數字伺服閥的動靜態(tài)特性。具體的研究內容和成果如下:
　　1.研究2D數字伺服閥閥體的結構和工作原理，并通過數學分析建立2D數字伺服閥的數學模型。借助MATLAB對建立的數學模型進行仿真分析，得到閥體的動靜態(tài)特性以及結構參數對其性能的影響。
　　2.研究2D數字伺服閥的電—機械轉換器（步進電機）的分類和工作原理，通過數學分析建立兩相混合

4、式步進電機的數學模型。分析了細分控制的優(yōu)缺點，提出了電流同步控制思想，并在電流同步控制的基礎上進一步提出位置電流雙閉環(huán)控制，實現(xiàn)電機轉子無失步的快速位置定位，且兼具響應速度快和控制精度高的優(yōu)點。在Simulink中建立電—機械轉換器的仿真模型并仿真分析，得到其頻寬為435Hz，階躍響應時間為3.2ms。
　　3.以主控芯片TMS320F28335、全橋驅動芯片DRV8432、ACS712電流傳感器為主要芯片，進行2D數字伺服閥控制

5、器的硬件設計，提高控制器的控制性能，使其具有體積小、集成度高和可靠性好等優(yōu)點;在CCS環(huán)境下，對主程序以及主要中斷子程序軟件編程，完成2D數字伺服閥控制器的設計。搭建電—機械轉換器的實驗平臺，經實驗驗證，電—機械轉換器的滯環(huán)為2.5％，非線性度為1.6％，頻寬為250Hz，上升時間為5.3ms，靜動態(tài)特性良好。
　　4.搭建2D數字伺服閥的實驗平臺，經實驗驗證，2D數字伺服閥的空載流量特性中滯環(huán)為4.96％，非線性度為3.37％，