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永磁同步伺服竹节纱装置的研究

作　者: You Rui
导　师: 姜淑忠
学　校: 上海交通大学
专　业: Electric Machineand Electric Apparatus
关键词: 竹节纱 ARM DSP 永磁同步电机磁场定向控制
分类号: TS103.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

竹节纱作为花式纱线的一种,被广泛应用于服装、装饰、旅游等纺织领域。目前流行的竹节纱装置主要由进口的触摸屏、PLC、驱动器和伺服电机构成,价格昂贵,难以形成自主知识产权的产品。本课题设计的永磁同步伺服竹节纱装置,用ARM为核心的触摸屏与基于DSP(数字信号处理器)的伺服驱动器直接进行通讯,替代了进口的相应部件,并且省掉了PLC,成本降低,结构紧凑。本文介绍了竹节纱的分类、生产方法以及基于PLC的竹节纱装置构成。提出了基于ARM和DSP的永磁同步伺服竹节纱装置构成,根据纺纱工艺,推导了伺服电机转速及位置的控制算法。描述了ARM为核心的触摸屏的软、硬件实现。以磁场定向控制理论为基础,结合永磁同步电机的结构特点和伺服控制要求,提出了基于DSP的永磁同步电机的伺服驱动器设计方案,完成了伺服驱动器的硬件设计、软件设计和系统调试,并使用设计的伺服驱动器实现了对永磁同步电机的位置和速度控制。经过对现场所纺出来的竹节纱的每一段长度进行测量,并与触摸屏上相应段输入的长度值进行比较,以及对纱线进行称重等测试都得到了满意的结果。本装置操作简便、控制精度高、成本低等优点使其具有很高的推广、使用价值。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 竹节纱的定义、特点及生产方法  9-11
    1.1.1 竹节纱的定义及分类  9
    1.1.2 竹节纱的面料特点  9-10
    1.1.3 竹节纱的纺纱原理及方法  10-11
  1.2 基于PLC 的竹节纱装置  11-12
  1.3 基于ARM 和DSP 的永磁同步伺服竹节纱装置  12
  1.4 所做的工作及论文结构  12-13
  1.5 本章小结  13-14
第二章基于ARM 和DSP 的永磁同步伺服竹节纱装置  14-20
  2.1 永磁同步伺服竹节纱装置的构成  14-15
    2.1.1 系统主要输入/输出量  14-15
    2.1.2 装置纺纱种类  15
  2.2 触摸屏用户画面构成及跳转关系  15-18
  2.3 伺服电机转速及旋转角度的计算  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 ARM 为核心的触摸屏  20-33
  3.1 ARM 处理器及Linux 操作系统简介  20-21
    3.1.1 ARM 处理器简介  20-21
    3.1.2 Linux 操作系统简介  21
  3.2 触摸屏的硬件构成  21-23
  3.3 Linux 系统下的软件实现  23-32
    3.3.1 Linux 系统下的串口通讯  23-27
    3.3.2 嵌入式图形界面应用程序设计  27-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章永磁同步伺服系统的实现  33-62
  4.1 永磁同步电机的数学模型及磁场定向控制  33-50
    4.1.1 三相永磁同步电机的数学模型  33-40
    4.1.2 磁场定向控制（FOC）  40-43
    4.1.3 电压空间矢量PWM 技术  43-50
  4.2 竹节纱永磁同步伺服系统的硬件设计  50-53
    4.2.1 电动机控制用DSP 简介  50-51
    4.2.2 速度检测  51
    4.2.3 定子电流检测  51-52
    4.2.4 磁极位置检测  52
    4.2.5 功率电路  52-53
    4.2.6 保护电路  53
  4.3 竹节纱永磁同步伺服系统的软件实现  53-61
    4.3.1 程序整体结构  53-55
    4.3.2 电压和电流的检测  55-56
    4.3.3 转子相位初始化  56-57
    4.3.4 电机转速的计算  57-59
    4.3.5 前罗拉测速  59-60
    4.3.6 sinθ和cosθ的计算  60
    4.3.7 SVPWM 的实现  60-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章实验结果和结论  62-65
  5.1 实验结果  62-64
  5.2 主要结论  64-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  68-70

永磁同步伺服竹节纱装置的研究

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