基于DSP和FPGA的望远镜伺服控制系统设计

针对交流永磁同步电机驱动的大型望远镜的高精度、低速平稳运行问题,研制了一套基于浮点数字信号处理器（DSP）和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的驱动控制器。该控制器以DSP 作为主控制器,FPGA 作为协控制器,主控制器完成控制算法、接受指令等功能,协控制器实现PWM 产生、电流采集、速度检测等功能。根据永磁同步电机矢量控制原理建立了永磁同步电机的数学模型,进行了永磁同步电机控制器的硬件设计;在硬件设计的基础上,采用自适应PI 对望远镜的低速控制性能进行了研究。实验结果表明:当望远镜以32.4 （）/s 匀速运行时,速度波动范围为0.648 （）/s;当对望远镜做最大速度为1（）/s,最大加速度为1（）/s2 的正弦引导时,最大引导误差为9.72 ,引导误差RMS 值为3.24 ;该驱动控制系统能够实现望远镜的低速平稳运行,满足大型望远镜伺服控制系统的性能要求。     

基于TMS320F28335的车用永磁同步电机控制器设计与研究

为优化电动汽车用永磁同步电机控制器性能,增强控制实时性,设计了一套以浮点型TMS320F28335数字信号处理器(DSP)为控制核心的电动汽车用永磁同步电机(PMSM)控制器,采用id=0的矢量化控制技术作为永磁同步电机控制策略,建立电机控制模型,根据模型设计了硬件电路和控制程序,并对控制器控制效果进行了实验验证。实验表明:该控制器响应速度快,转速波动和超调量较小,控制效果理想,具有较好的动静态响应特性。     

基于滑模控制永磁同步电机转速的研究

非线性伺服系统广泛存在于诸多实际应用的控制领域当中,例如工业机器人、航空航天以及永磁同步电机中等,但是此类系统往往还伴随外部干扰等一系列不确定性的问题。在针对伺服系统的控制策略当中,由于滑模控制对上述不确定性具有良好的控制效果而被广泛研究。所以为了提高永磁同步电机（PMSM）的抗干扰能力,设计了滑模控制器对永磁同步电机的转速展开控制。首先,在自然坐标系下,构建出永磁同步电机的数学模型,并且将其转化为静止的坐标系和常用的d-q旋转坐标系下的数学模型;其次,运用滑模控制的原理,采用指数趋近律设计了滑模控制器;最后,进行MATLAB仿真实验验证。仿真结果验证了所提出方法的有效性,设计的滑模控制器可以有效地提高永磁同步电机的抗扰能力,提高系统的鲁棒性,减小系统超调和误差。     

基于单霍尔传感器的转子位置检测电路的设计

在永磁同步电机矢量控制系统中,常需要高分辨率的转子位置信号.通过设计一个转子位置检测电路将低分辨率的霍尔信号转换成高分辨率的转子位置信号.详细分析了转子位置检测电路的原理,同时对该位置检测电路的静态预估误差和动态过程进行了分析.该电路用于一台高速永磁同步电机驱动系统中,实现了高速永磁同步电机的正弦波驱动的稳速控制.实验结果验证了该文所设计电路的可行性.     

基于BP神经网络的永磁同步电机的转速控制

基于BP神经网络具有学习和训练到功能,提出了永磁同步电机转矩控制器的BP网络设计方法。在MATLAB仿真环境下,对永磁同步电机控制器进行了控制仿真,仿真结果达到了理想的控制目标。     

基于片上可编程系统的永磁同步电机控制器的设计与实现

针对永磁同步电机损耗少、效率高等特点,设计了一种基于片上可编程系统的永磁同步电机控制器,以FPGA为载体,Nios Ⅱ为中央处理器,数据采集接口作为片上外围设备,并使用DSP Builder工具实现基于模型的空间矢量控制算法模块,组成完整的片上系统,实现电流、速度和位置的精确控制。工程实践结果表明,基于SoPC技术的永磁同步电机控制器能够达到高精度、快响应的稳定控制效果。     

基于ACPL-38JT的IGBT驱动电路设计

在高性能电动车用永磁同步电机的控制中,驱动电路的可靠性设计十分重要。本文针对Avago推出的汽车汽车级光电耦合器ACPL-38JT进行分析,设计了基于ACPL-38JT的IGBT驱动电路。驱动电路包括电源电路、滞后欠压锁定电路和输入互锁电路、驱动推挽电路和驱动电阻等,最后经过带电机负载试验验证了所设计电路的正确性,所设计的驱动电路满足了高性能车用永磁同步电机驱动系统的要求。     

基于Super-twisting滑模控制的PMSM直接转矩控制中速度控制器研究

本文设计了基于Super-twisting滑模速度控制器的永磁同步电机直接转矩控制系统,仿真分析了参数变化对系统输出特性的影响,分析结果表明,采用Super-twisting滑模速度控制器的永磁同步电机直接转矩控制系统比采用PI速度控制器的永磁同步电机直接转矩控制系统的鲁棒性强。     

功率MOSFET在永磁同步电机控制中的影响和分析

在现代雷达控制系统中,伺服系统的转速稳定性和定点精度,直接影响到最终成像品质。文中针对伺服系统常用的永磁同步电机控制器中的功率器件金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)展开研究,主要分析了MOSFET的米勒效应,介绍了MOSFET的电路模型和开通过程,分析了米勒平台电压的振荡原因和米勒效应对驱动电路的危害,并设计两种优化电路来抑制米勒效应。理论分析和实验结果表明,经过改进的驱动电路有效抑制了米勒效应产生的栅源脉冲电压尖峰。所设计电路已应用于20 kHz/1 kW永磁同步电机驱动器,有效提升了雷达伺服系统的环境适应性和稳定性。     

基于DSP和光电编码器的永磁同步电机速度检测系统

为获取永磁同步电机转子速度,设计了一种基于DSP控制器正交编码电路和光电编码盘的检测系统。DSP识别光电编码盘上光敏管所产生的两路正交编码脉冲,对捕获的脉冲信号进行加减计数,通过对DSP编写的用户程序读取当前计数值,计算电机转子转速。阐述了TMS320F243芯片正交编码和增量式光电编码盘的工作原理,建立了由永磁同步电机、DSP板、逆变功放板和PC机组成的实验测量装置。实验结果表明,在给定的转速设定值下,能够实现快速和较高精度的速度检测,能够满足一般工程系统对交流调速和伺服控制的性能要求。     

Microprocessor-based controller design and simulation for apermanent magnet synchronous motor drive

The speed control of a permanent magnet (PM) synchronous motor drive that is fed by a current hysteresis-controlled voltage-source inverter is investigated. The objective is to study the feasibility of implementing a microprocessor-based controller that may achieve complete software control of motor speed. A mathematical model and a digital control principle for controlling the PM synchronous motor are described. The sampling period and the controller parameters are determined analytically according to a linearized model. A systematic simulation procedure is proposed for verifying the feasibility of theoretical modeling and controller design. An experimental prototype system is constructed for correlating with the theoretical results. The experimental results closely follow theoretical predictions, thus validating the proposed control method     

基于多率采样的永磁同步电机控制方法设计

在工业自动化领域,永磁同步电动机在中小功率控制系统中发挥着重要作用。本项目采用多采样率方法构建永磁同步电机控制系统,其主要解决的问题包含多采样率下的速度及参数辨识、永磁同步电机多采样率滑模变结构控制系统设计。     

基于TMS320F2812的永磁同步电机双闭环矢量调速系统

根据永磁同步电机的数学模型和坐标变换的原理,介绍了矢量调速系统,利用数学方程推导了电流环和速度环PI控制器的传递函数和参数解析计算式。基于TMS320F2812平台,结合实际系统,考虑误差和参数补偿,完成双闭环调速系统的设计。实验结果表明,该永磁同步电机双闭环矢量调速系统能够稳定运行,并有良好的控制性能,快速、准确完成闭环调速功能。     

永磁同步电机的双闭环调速系统设计

永磁同步电机因其优越的性能近年来得到了广泛应用。针对双闭环控制器参数整定困难所导致的控制效果不佳的问题,文中提出了基于极点配置和Ramp函数的改进型双闭环PI控制器。从永磁同步电机矢量控制算法的角度出发,建立了速度、电流双闭环解耦控制的系统模型,并在此模型下论述了速度环、电流环控制器的设计方法,给出改进后双闭环控制器参数的计算结果。对所研究方法分别进行了计算机仿真和实际试验,结果表明优化后的系统减小了系统过冲,缩短了稳定时间,提高了系统动态响应,具有良好的工程意义。     

基于滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制研究

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)存在较大的电磁转矩脉动、磁链脉动、低速性能不理想等问题,文中引入滑模控制策略对永磁同步电机进行直接转矩控制。通过建立PMSM的矢量数学模型,设计基于滑模控制的直接转矩控制器,利用MATLAB/Simulink进行建模仿真分析。结果表明,与传统DTC相比,基于滑模控制策略的永磁同步电机直接转矩控制系统中电磁转矩脉动幅值更低,且具有更好的动态性能和抗扰动能力,可以更加有效地改善系统特性,满足实际电机控制的需要。     

Optimal controller design for a matrix converter based surface mounted PMSM drive system

This paper proposes a new control algorithm for a matrix converter permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive system. First, a new switching strategy, which applies a backpropagation neural network to adjust a pseudo DC bus voltage, is proposed to reduce the current harmonics of the permanent magnet synchronous motor. Next, a two-degree-of-freedom controller is proposed to improve the system performance. The parameters of this controller are obtained by using a frequency-domain optimization technique. The controller design algorithm can be applied in an adjustable speed control system and a position control system to obtain good transient responses and good load disturbance rejection abilities. The controller design procedures require only algebraic computation. The implementation of this kind of controller is only possible by using a high-speed digital signal processor. In this paper, all the control loops, including current-loop, speed-loop, and position-loop, are implemented by a 32-b TMS320C40 digital signal processor. The hardware, therefore, is very simple. Several experimental results are shown to validate the theoretical analysis.     

Analysis of brushless permanent magnet synchronous motors

A brief design review of permanent magnet synchronous motors has been presented. A procedure has been developed to predict the steady state and dynamic performances of a brushless permanent magnet synchronous motor. Finite element analysis has been combined with a lumped parameter circuit model in order to provide satisfactory engineering information. To this end, two coordinated steps are involved. One is to develop a unified lumped parameter circuit model for both steady state and dynamic analysis. The second step is to extract the individual lumped parameters from finite element solutions based on corresponding equivalent circuits, each with a pre-determined topology. The proposed techniques have been experimentally verified in a laboratory permanent magnet synchronous motor     

基于Infineon XC2267的电机控制系统设计

在电动汽车的研究当中,驱动电机及其控制系统设计尤为重要,文中基于英飞凌公司的16位微控制器芯片XC2267,设计了电动汽车用永磁同步电机磁场定向矢量控制系统。对控制系统部分硬件电路进行了设计,并在Simulink仿真环境下建立电机控制系统的的仿真模型。仿真结果表明,系统设计合理、电机运行响应快、稳定性好,而且对永磁同步电机实际控制系统具有一定的指导意义。     

Integrated Sliding‐Mode Sensorless Driver with Pre‐driver and Current Sensing Circuit for Accurate Speed Control of PMSM

This paper proposes a fully sensorless driver for a permanent magnet synchronous motor (PMSM) integrated with a digital motor controller and an analog pre‐driver, including sensing circuits and estimators. In the motor controller, a position estimator estimates the back electromotive force and rotor position using a sliding‐mode observer. In the pre‐driver, drivers for the power devices are designed with a level shifter and isolation technique. In addition, a current sensing circuit measures a three‐phase current. All of these circuits are integrated in a single chip such that the driver achieves control of the speed with high accuracy. Using an IC fabricated using a 0.18 μm BCDMOS process, the performance was verified experimentally. The driver showed stable operation in spite of the variation in speed and load, a similar efficiency near 1% compared to a commercial driver, a low speed error of about 0.1%, and therefore good performance for the PMSM drive.