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瓦楞纸板横切机伺服驱动控制器设计与研究

作　者: 郑俊锋
导　师: 余发山
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 横切机 飞剪控制 伺服控制器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 39次
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内容摘要


瓦楞纸板横切机,用于对生产线上连续产出的瓦楞纸板进行动态定长剪切,俗称“飞剪”。要求剪切时切刀速度跟随纸板速度变化,即速度跟随;同时,在跟随过程中实现定长控制,即位置控制。因此,其“飞剪”控制是一个复杂的运动控制问题。为实现快速跟随,则要求驱动装置具有响应快,无超调,能快速停车定位。目前国内外还未见有专门的横切机驱动控制器。直流驱动方式由于其换向器问题应用较少;普通变频器驱动方式难以满足快速性要求。本文主要针对横切机控制系统开展设计与研究工作。论文以交流伺服控制技术为基础,提出了一种智能型横切机伺服控制器设计方案。主电路由三相整流模块和智能功率模块构成,控制电路采用DSP芯片TMS320F2812实现全数字化设计,利用DSP芯片PWM输出功能实现PWM控制。以交流永磁同步伺服电机数学模型为理论基础,提出采用电压空间矢量脉宽调制SVPWM与基于id = 0的转子磁场定向矢量控制相结合的方案,实现对横切机的控制。软件设计利用模块化编程思想,针对横切机驱动系统特点,速度和电流环采用PI控制,以提高系统的快速跟踪能力,位置环采用P控制。仿真及试验结果表明该设计是有效、可行的,该控制器有较好的速度跟随特性,满足系统要求,为高性能横切机整套设备的研制积累了经验。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-18
  1.1 课题研究的背景及意义  10-11
  1.2 瓦楞纸板横切机控制技术发展现状  11-14
    1.2.1 国内外瓦楞纸板生产技术发展现状  11-12
    1.2.2 国内外瓦楞纸板横切机驱动与控制发展现状  12-14
  1.3 国内横切机控制存在的主要问题  14-15
  1.4 本文主要工作  15-18
2 横切机伺服控制策略研究  18-30
  2.1 横切机伺服控制的矢量控制策略  18-22
    2.1.1 PMSM 在dq 轴下的数学模型  18-20
    2.1.2 PMSM 的矢量控制原理  20-22
  2.2 基于SVPWM 逆变器的调制策略  22-30
    2.2.1 SVPWM 的原理  22-26
    2.2.2 SVPWM 的实现  26-30
3 瓦楞纸板横切机伺服控制器的设计  30-48
  3.1 切刀运动规律解析和算法实现  30-32
  3.2 切刀启动时刻的确定  32-34
  3.3 提高控制精度的措施  34-35
  3.4 伺服控制器的总体设计  35-37
  3.5 伺服控制器的三闭环控制  37-41
    3.5.1 电流环控制器的设计  37-38
    3.5.2 速度环控制器的设计  38-40
    3.5.3 位置环控制器的设计  40-41
  3.6 系统仿真研究  41-48
4 基于DSP 的横切机伺服控制硬件设计  48-60
  4.1 伺服系统硬件结构框图  48-49
  4.2 控制芯片选型  49
  4.3 系统硬件总体设计  49-54
    4.3.1 逆变部分主电路设计  50-52
    4.3.2 IPM 过压过流过热保护电路  52-54
  4.4 系统参数显示电路设计  54-55
  4.5 通讯接口电路  55-56
  4.6 电流采样及AD 转换  56-60
5 系统软件设计  60-70
  5.1 DSP 系统初始化程序  60-62
    5.1.1 系统上电引导程序  60-62
  5.2 横切机伺服控制主程序及中断的设计  62-68
    5.2.1 横切机伺服控制主程序  62-63
    5.2.2 SVPWM 中断服务子程序  63-64
    5.2.3 SCI 与上位机通信子程序  64-65
    5.2.4 电流采样子程序  65-66
    5.2.5 转速检测算法的实现  66-68
  5.3 上位机监控界面设计  68-70
6 系统试验及其分析  70-74
  6.1 试验目的  70
  6.2 试验环境  70-71
  6.3 试验内容  71-73
    6.3.1 驱动控制器测试实验及波形  71-72
    6.3.2 伺服电机运行实验  72
    6.3.3 速度跟随性实验  72-73
  6.4 试验结果分析及总结  73-74
7 总结与展望  74-76
  7.1 总结  74
  7.2 展望  74-76
参考文献  76-78
作者简历  78-80
学位论文数据集  80-81
详细摘要  81-84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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