电机专用集成电路的应用 六：直流电机位置控制专用电路

与步进电机不一样,直流电机用于定位系统时,必须采用位置闭环,也就是说,必须组成一个位置定位控制系统,直流电机仅仅作为一个被控的执行元件。系统一般由电机电流控制环、电机速度控制环、电机位置控制环等组成。其中电机电流控制环用于调节电机的输入电流来控制电机的运转速度,对于不是很微小的电机而言,目前均采用脉宽调制(PWM)方式。电机速度控制环实际上是一个速度调节器,它将速度指令信号与实际速度信号比较后得到的误差信号经处理(通常是P调节)生成电流指令来控制电机电流。电机位置控制环主要用于检测电机实际转动位置后产生电机升降速度信号,用来使电机快速、精确地定位。无疑,位置控制环采用何种控制模式是最重要的。现代高效的、精确的位置控制模     

基于改进锁相环型PMSLM无传感器控制

针对传统锁相环在估算电机磁极位置时会出现抖振现象,造成估算速度包含脉冲尖峰,引起速度环PI调节器饱和导致动态响应差的问题,提出了一种采用闭环控制滑模观测器估算得到的磁极位置和速度信号的新型锁相环结构。该方法通过对估算位置角与反馈位置角分别求余处理,能够消除估算位置角抖振造成速度跳变,获得平滑的电机速度信号,提高驱动系统的抗干扰和容错能力。搭建了仿真模型和实验平台,仿真和实验结果均表明,该方法能够消除磁极位置抖振、精确估算电机速度,同时具有良好的响应特性。     

基于三次谐波检测的直流无刷电机无位置传感器控制系统仿真研究

分析了永磁无刷直流(BLDC)电机的数学模型,提出了一种通过三次谐波过零脉冲信号估算转速和位置的方法,实现了基于三次谐波反电势的BLDC电机无位置传感器控制。在Matlab/Simulink仿真环境中,采用电流滞环控制以及转速PI控制方式构建了BLDC电机的无传感器仿真平台。在速度和位置估算仿真模块中,用离散的速度和位置信号代替传统仿真中的连续信号。通过仿真结果分析,验证了三次谐波检测及所提出的速度和位置估算方法的可行性。     

永磁同步直线电机低速域无位置传感器控制

永磁同步直线电机无位置传感器控制系统在低速域的速度和位置估计易受电机端部效应和电机参数变化的影响。利用高频脉动电流注入法提取含有位置信号的误差,并通过增广扩展卡尔曼滤波器(AEKF)进行滤波,获得电机速度和位置估计值,同时对电机参数进行辨识,能有效削弱端部效应和电机参数变化带来的影响,降低估计误差。仿真结果表明了该方法的优越性和可行性。     

无速度传感器的无轴承同步磁阻电机控制系统

机械速度传感器给无轴承同步磁阻电机带来维护不便、可靠性降低、总成本增高以及超高转速受限等诸多问题,故宜取消电机的速度传感器.为此提出一种基于脉动高频信号注入法的无轴承同步磁阻电机转速估计方法,该方法在被控电机转矩绕组注入脉动高频电压信号,利用电机的凸极性,通过检测含有转子位置信息的转矩绕组高频感应电流来估计转子位置,从而实现无轴承同步磁阻电机的无速度传感器悬浮控制.仿真结果表明采用高频信号注入法能准确估计转子实际位置,可实现全速范围内电机的稳定悬浮运行.     

绕组分段永磁直线电机切换位置传感器故障诊断及容错控制

绕组分段永磁直线同步电机绕组切换过程中位置传感器信号的丢失,将导致电机速度剧烈波动,引起电机失步。针对以上问题,提出一种切换位置传感器故障诊断及容错控制方法。设计了绕组切换位置检测方法,研究了位置接近开关传感器的故障类型及信号特征,利用动子的运行速度及相邻的位置传感器信号进行传感器状态预测,并结合相邻传感器的边沿触发顺序及传感器状态预测值进行故障诊断。当检测到位置传感器故障时,隔离发生故障的传感器,采用估计值替代故障传感器输出驱动信号,可靠切换绕组分段永磁直线同步电机定子绕组,实现传感器容错控制。利用绕组分段永磁直线电机无绳提升系统进行了实验研究,研究结果表明,当增大传感器间隙,模拟传感器信号丢失故障时,电机定子绕组仍能可靠切换,电机速度运行平稳,该位置传感器故障诊断与容错控制方法可以满足绕组分段永磁直线电机切换控制实时性和可靠性要求,实验结果证明了其可行性和有效性。     

永磁同步电机精确瞬时速度检测

提出了一种利用低分辨率光电编码器实现高精度的永磁同步电机瞬时速度检测方法.首先,根据永磁同步电机运动模型建立瞬时速度观测器,对电机的瞬时速度和扰动转矩进行估计;再根据电机的不同运行速度,对编码器位置信号进行同步或异步采样,获得电机转子的准确位置;然后利用位置检测值对瞬时速度观测器的估计值进行校正.为了降低负载惯量变化对...     

基于二阶滑模算法的永磁同步电机控制

提出了一种基于二阶滑模算法的永磁同步电机速度控制方法。该方法通过编码器对电机实际的位置信号进行采样,采样的位置信号通过二阶滑模算法,计算出实际速度信号并进行速度反馈调节。研究结果表明,该方法能够提高永磁同步电机速度的稳态和动态性能,从而提高系统鲁棒性和抗干扰性。     

旋转变压器/数字转换器在直流电机控制系统中的应用研究

介绍了一种用于直流电机控制的速度、位置检测方法。该方法采用了新型的旋转变压器/数字转换器AD2S1210,将旋转变压器输出的模拟信号转化为数字信号,运用FPGA来读取位置信号和速度信号并将它们存储在相应的地址中。分析了AD2S1210的工作原理,给出了与FPGA的通讯接口方法及程序的流程图。实验结果表明,应用该方法可以精确地检测电机的位置和速度信号,从而实现电机的多闭环精确控制。     

内插式永磁无轴承电机转子位置/位移综合自检测

为实现无轴承电机的低成本与实用化，解决运行控制中电机转子位置/速度及径向位移的检测，提出了一种基于脉动高频电压信号注入法的转子位置/位移综合自检测方法。通过从转矩绕组注入脉动高频电压信号，利用电机空间凸极效应和转矩绕组与悬浮绕组间的互感特性，同时实现对转子位置/速度和径向位移的有效观测。电磁场分析结果表明，该方法可实现位移检测信号在水平、垂直方向的解耦以及转子位置和位移检测信号间的解耦。应用该检测方法构建了内插式永磁型无轴承电机无传感器运行的矢量控制系统，系统仿真运行表明，该自检测方法能在全速范围内准确观测出转子的位置/速度和位移，并能在大负载扰动条件下实现无传感器方式的稳定悬浮运行。     

基于FPGA的流水线技术应用研究

流水线技术是设计高速数字电路的最佳选择之一,本文对流水线工作原理作了较形象的描述.针对加法器在数字信号处理中的重要作用,本文讨论了在FPGA中设计流水线加法器的设计方法,采用VHDL硬件描述语言在QUARTUSⅡ6.0软件环境下对不同位宽的加法器性能进行仿真实验对比,说明了流水线技术在FPGA上设计的可行性与高速性,对加速数字信号处理有重要的实际应用价值.     

基于MRAS的永磁同步电机改进滑模速度控制设计

针对传统机械式传感器对永磁同步电机控制系统带来的成本高、可靠性较低、性能不稳定以及在复杂工况不易维修等问题,提出了一种基于模型参考自适应（MRAS）来估算电机速度和转子位置的方法,针对传统指数趋近律存在的趋近速度较慢、系统抖振较大等不足,引入了系统状态变量的幂次项,设计了一种改进的指数趋近律,并对传统符号函数进行了平滑处理,基于此设计了改进的滑模速度控制器,该设计方法能够根据系统状态与平衡点之间的距离进行自适应调整趋近律速度,有效的削弱了传统滑模速度控制器存在的抖振,最后在PSIM软件中搭建了整体仿真模型进行验证,仿真结果表明,MRAS无位置控制能够准确估算转子速度和位置,改进滑模速度控制具有更好的动态特性。     

一种改进的基于信号注入的永磁同步电机转子位置检测方法

给出了一种改进的基于信号注入的电机转子位置观测方法。由于凸极效应的存在,注入的高频电压信号引起的高频电流信号中将包含转速信息,通过相干检波和适当的信号处理,可以分离出转子位置信息。仿真实验表明,此方法检测精度高,且不依赖任何电机参数,具有很好的鲁棒性。     

一种改进的基于信号注入的永磁同步电机转子位置检测方法

给出了一种改进的基于信号注入的电机转子位置观测方法。由于凸极效应的存在，注入的高频电压信号引起的高频电流信号中将包含转速信息，通过相干检波和适当的信号处理，可以分离出转子位置信息。仿真实验表明，此方法检测精度高，且不依赖任何电机参数，具有很好的鲁棒性。     

直流电机数字调速软件的实现

直流电机调速多采用模拟控制,虽然速度响应快,但电路复杂,不易调试。随着高速处理器的问世,数字软件控制已经逐步取代了传统的模拟控制。基于此,本文充分利用DSP芯片的高速处理运算功能,通过软件实现直流电机的数字控制。传统的调速方法是通过模拟PID控制,响应速度快,但是动态适时调整较差,而数字软件的控制方法能够实现电机转速的动态调整,并且能够实时控制电机的转速,控制精确高。文章详细介绍了软件算法编程控制方法,实验结果表明,该数字软件实现直流电机调速在负载突增和突减时具有很好的控制性能,能达到相当高的控制精度。     

高压水射流除锈机自动进给控制系统的研制

介绍了高压水射流除锈机的控制流程 ,提出一种利用PLC的高速计数功能来实现低定位精度要求的位置控制方式 ,详细分析了利用丰富的PLC软件指令来完成控制系统的数据设定、输出显示以及位置数据计算的方法 ,并简要介绍了软起动器和变频器的应用     

DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统

介绍一种基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统，采用端电压过零检测方法提取转子位置信号，利用DSP的优越性能消除了深度滤波，采用预定位的方法起动，简述了实现该控制系统的软件和硬件设计方案及控制策略，并给出了试验波形。     

永磁同步电机无位置传感器控制系统

针对传统永磁同步电机无位置传感器控制系统在低速段不能正常实施的问题,提出了一种简单但有效的永磁同步电机无位置传感器控制方法.通过在电机定子绕组中注入高频电压,利用电机的凸极效应,及对电机绕组端电流的处理计算,准确地计算出电机的转子位置和转速,实现无位置传感器控制.为了解决永磁同步电机的启动问题,提出了在电机静止状态下检测转子初始位置的新方法.仿真结果显示了所用方法的有效性和可行性.     

编码器正余弦信号跟踪环路细分技术研究

绝大多数高精度运动控制系统都依赖于正余弦编码器作为位置和速度反馈。针对传统开环处理方法的缺点,提出了跟踪环路细分方案。为了从编码器正余弦信号中提取出高分辨率的位置和速度信息,设计了1个基于CORDIC算法的正余弦信号发生器,同时设计了1个PI控制器来抑制噪声。提出的算法通过普通的模拟器件和FPGA实现。实验结果显示该方案可以满足高精度运动控制的要求。     

永磁同步电动机在电动舵机伺服系统中的应用

基于空间矢量控制方法,采用电流、转速、位置三闭环控制策略,设计了永磁同步电动机伺服系统。采用旋转变压器检测转子的位置和速度,并利用DSP2812的16位外部数据总线一次型读入转子位置和速度信息,减少处理时间;采用线性差动变压器检测舵机位置,提高位置采样精度。实验结果表明系统具有较好的动、静态特性。