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2012年3月 郑 俊,等:基于TMS320F2812的永磁同步直线电机伺服控制系统设计 ·81· 的运行位置、速度及监控信息。本系统采用增量式 数字PID控制算法,开环运行运转正常并验证电流 采样正常后,进行电流闭环实验(图10)。经实验调 试,电流环PI参数为: =1.41,K,=3550。 图9 PWM死区波形及正反相运行时 、 相位关系 图lO 闭环电流响应波形 进行速度闭环验证,电机初始速度为 一0.03m/s,给定速度斜坡指令:以0.2m/s 加速度 加速到0.03m/s,即换算为经过4倍频后频率为 8e6eount/s大小为1.2e6eount斜坡信号。利用Smar— tPrecision II Software记录速度环的响应波形如图11, 速度响应小于0.05 S,超调小于5%。经实验调试,速 度环PI参数为:K =15,K,=850。 图11速度响应波形 最后进行位置环实验,给定位置指令:以0.3m/s 速度运行12.5mm距离,即给定频率为1.2e7count/s 大小为5e5count的信号。经实验调试,位置环PI参 数为:KP=16.5,K,=1000。由SmartPrecision II Soft— ware记录的位置响应如图l2,响应时间为0.14s,位 置定位误差为12count即0.3 m。 图12位置响应波形 4 结束语 本文在分析了永磁同步直线电机的工作原理基 础上,设计了以TMS320F2812为核心的永磁同步直 线电机伺服控制系统,并给出了系统的软硬件设计 方案。通过实验调节增量式PID参数,使系统响应 快速。实验结果表明,本系统动子初始磁极对位准 确,具有良好的动态性能。. [参考文献] [1]林春,邱建琪,何苗,等.永磁同步直线电机驱动控制技 术研究[J].中小型电机,2004,31(6):41—44. [2]Ying—Shieh Kung.High performance PMLSM drives using TMS320F2812 DSP controller[Conference Paper].Circuits and Systems,2004.Proceedings.The 2004 IEEE Asia—Pacific Con~r— enee on[Conference Paper].Ed.Eds.,2004:645—648. [3]LIN L,CAO G,PAN J,et a1.Research on Position Control System for A Linear Switched Reluctance Motor Based on TMS320F2812[J].2009,42(7):36—39. [4]Ying—Shieh,K.,Design and Implementation of a High—Per一 ~rmanee PMLSM Drives Using DSP Chip.Industrial Elec— tronics,IEEE Transactions on,2008,55(3):1341—1351. [5]苏奎峰,吕强.TMS320X281xDSP原理及C程序开发 [M].北京:北京航空航天大学出版社,2008. (编辑李秀敏) ·80· 组合机床与自动化加工技术 第3期 由于本实验的控制方法采用i =0的矢量控制 策略,因此动子初始磁极检测是直线电机伺服控制 系统正常工作的关键,只有准确测定动子的初始电 角度,才能准确进行电流环的矢量运算,否则可能导 致电机无法正常运转。本实验采用逐渐逼近的搜索 方法检测动子的初始磁极。 本实验的直线电机为平板式,定子为Ⅳ、5极交 替的永磁体,动子为三相分布绕组。通过坐标变换 矩阵将静止磁场三相交流电流i 、i i 转换为旋转
146 机械设计与制造 No.8 Aug.2015 计仿真,完成了控制系统硬件平台和软件程序流程的设计。仿真 和实验结果表明,直线电机伺服控制能够达到良好的效果,能有 效提高直线运动系统速度及定位精度,而且反应迅速,稳定性好, 可靠性高,具有一定的实用价值,为以后的进一步实际应用打下 基础。 参考文献 [1]万鸿俊,魏天水,刘莉.直线电机伺服系统的设计与研究应用[J].机械 设计与制造,2006(12):9-11. (Wan Hong-jan,Wei Tian—shui,Liu Li.The research of the linear motor servo systemapplication[J].MachineryDesign&Manufacture,2006(12): 9-11.) [2]叶云岳.直线电机原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2000. (Ye Yun-yue.Principle and Application of Linear Motor[M].Beijing: MechanicalIndustryPress,2000.) [3]李秋林,张平,张翊诚.直线电机伺服进给控制系统的设计[J].机械设 计与制造,2014(5):151-154. (Li Qiu—lin,ZhangPing,Zhang Yu-cheng.Design of linear motors servo feed control system[J].Machinery Design&Manufacture。2014(5):151- 154.) [4]郑玉玺,张式勤,蒋黔麟.直线电机驱动在机床中的应用[J].机电工程, 2002,19(4):36-39. (Zheng Yu-xi,Zhang Shi-qin,Jiang Qian—lin.Applications the of directs for machine tool[J].Mechanical&Electrical Engineering Magazine, 2002.19(4):36—39.) [5]张代林,陈幼平,周祖德.永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实 验研究[D].武汉:华中科技大学,2011(9):25—28. (Zhang Dai-lin,Chen You—ping,Zhou Zu—de.Permanent magnet synchr- onous linear motor servo system control strategy and experimental research [D].Wuhan:HuazhongUniverstiy ofScience andTechnology,2011(9): 25—28.) [6]Ying—Shieh Kung.High performance PMLSM drives using TMS320F2812 DSP controller circuits and systems[C].The 2004 IEEE Asia-Pacific Co- nferenee on[Cj.Ed.Eds,2004:645—648. [7]LIN L,CAO G,PAN J.Research on position control system for a linear switched reluctancemotorbasedonTMs320F2812[J].2009,42(7):36— 39. [8]Ying-Shieh,K.Designandimplementationofahigh-performance PMLSM drives using DSP chip[J].Industrial Electronics,IEEE Transac
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