多电机同步控制系统研究与设计
随着中国经济总量按照购买力计算超越美国成为世界最大的经济体，全面提高各行业的自动化程度就成为中国社会经济总体效率提高的重要方向之一。而自动化程度的提高势必对单个设备的复杂程度和多个设备的协同性能提出更高的要求。故，具备工业现场总线接口的多电机同步控制系统就满足了多个复杂设备协同工作的发展趋势。 通过对国内外相关领域的充分调研，设计一款基于CAN总线的多电机同步控制系统。该系统主要包含单电机驱动器和多电机运动控制器两个部分。重点对CAN总线下的多电机转速同步控制算法进行研究，提出一种考虑单电机驱动器和多电机运动控制器之间通信延时的优化策略，提高基于网络的多电机控制系统同步性能。为评估单电机驱动器和多电机运动控制器的控制算法效能，在M ATLAB/Simulink中，分别验证单电机控制算法和多电机同步控制算法。采用能有效降低转矩脉动的空间矢量脉宽调制(SVP WM，Space Vector Pulse Width Modulation)逆变器控制算法和基于模糊控制规则的PI转速调节器构建单电机驱动器控制方法，能够实现系统在保持较小转矩脉动时依然具有较强的抗负载扰动性能。多电机同步控制采用虚拟主轴同步控制算法，能够建立单电机驱动器之间的力矩耦合关系，提升负载扰动下的同步控制性能。 在系统中，单电机驱动器调节电机转速，多电机运动控制器实现多个电机转速同步运行。单电机驱动器的硬件电路包括:控制电路、驱动电路和检测电路。选用单片机S TM32F303作为单电机驱动器的控制芯片，通过电枢电流和转子角度计算电机的SVPW M，选取芯片DRV8305作为MOSFET的栅极驱动电路;采用旋转编码器作为电机的转速检测装置，反馈电机的实时转速。多电机运动控制器的硬件电路由三个部分构成:控制电路、通信电路和人机接口电路。选取单片机STM32F407作为多电机运动控制器的控制芯片，采用虚拟主轴控制算法，主轴转速与从轴转速存在一定的函数关系，计算主轴转速，从而控制从轴单电机的转速。采用CAN总线作为通信电路，构建精简版的CA Nopen协议栈，根据应用层CIA402运动控制系统协议实现单电机驱动器和多电机运动控制器之间的通信。通过小型液晶屏和中断按键形成人机接口，实现对系统状态的监视和参数修改。实验结果表明系统运行良好，达到课题预定要求。
多电机同步控制;空间矢量脉宽调制;转速调节器;模糊控制规则
西安工业大学
硕士
控制理论与控制工程
吴杰
2019
中文
TM301.2
2019-09-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）