開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng).馬宏志_第1頁
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文檔簡介

1、編號:( )字 號本科生畢業(yè)設(shè)計開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)設(shè)計馬宏志 21040395電氣工程及其自動化04-3班題目: 姓名: 學號: 班級: 二八年六月中 國 礦 業(yè) 大 學本科生畢業(yè)設(shè)計姓 名: 馬宏志 學 號: 21040395 學 院: 應(yīng)用技術(shù)學院 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 設(shè)計題目: 開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)設(shè)計 專 題: 指導教師: 蒯松巖 職 稱: 講師 2008年 6月 徐州中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學院 應(yīng)用技術(shù)學院 專業(yè)年級 電氣04-3 學生姓名馬宏志 任務(wù)下達日期: 2008年 3月15日畢業(yè)設(shè)計日期: 2008年3月15日至2008年6月10日畢業(yè)設(shè)計題目: 開關(guān)磁阻電

2、機控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計專題題目:畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求:1. 了解開關(guān)磁阻電機工作原理2. 設(shè)計系統(tǒng)主回路(主要包括igb功率器件選型,驅(qū)動、保護電路參數(shù)設(shè)計)。3. 采用matlab/simulink實現(xiàn)開關(guān)磁阻電機電壓pwm控制系統(tǒng)的仿真。4. 采用單片機或者dsp處理器設(shè)計開關(guān)磁阻電機控制器,給出硬件電路設(shè)計電路原理圖和軟件流程圖院長簽字: 指導教師簽字:中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計指導教師評閱書指導教師評語(基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;獨立解決實際問題的能力;研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法;取得的主要成果及創(chuàng)新點;工作態(tài)度及工作量;總體評價及建議成績;存在問題;是否同意答辯等):成 績: 指導教師

3、簽字: 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語(選題的意義;基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;綜合運用所學知識解決實際問題的能力;工作量的大?。蝗〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點;寫作的規(guī)范程度;總體評價及建議成績;存在問題;是否同意答辯等):成 績: 評閱教師簽字: 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績:答辯委員會主任簽字: 年 月 日學院領(lǐng)導小組綜合評定成績:學院領(lǐng)導小組負責人: 年 月 日摘 要 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)是一種新型電機調(diào)速系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡單,成本低,調(diào)速性能優(yōu)異,

4、是傳統(tǒng)交、直流電機調(diào)速系統(tǒng)的強有力競爭者,具有強大的市場潛力。 本文以dsp為控制核心,研究并設(shè)計了15kw三相12/8極srm的調(diào)速實驗系統(tǒng),用于srm控制技術(shù)的研究。本文概述了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)(switched reluctance drive,簡稱srd)及其發(fā)展和研究現(xiàn)狀,論述了其主要研究方向,闡述和分析了開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)、運行原理以及系統(tǒng)控制。并且對srd系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。采用不對稱半橋型結(jié)構(gòu),在進行了相關(guān)功率器件選型計算的基礎(chǔ)上設(shè)計了該srd調(diào)速實驗系統(tǒng)的功率變換器。然后,以tms320lf2407為核心設(shè)計了開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)的硬件電路,給出了包括電流檢測、位置

5、檢測、故障保護等部分電路的詳細設(shè)計,充分利用了dsp的豐富外設(shè)資源,達到了簡化電路結(jié)構(gòu)、提高運行可靠性的目的。另外本文討論了開關(guān)磁阻電機控制軟件的設(shè)計,采用模塊化編程方法,采用基于多中斷的控制程序,提高了控制軟件的效率。最后,利用matlab/simulink對上述12/8極開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)建立了非線性仿真模型,并對該系統(tǒng)進行了仿真實驗,實現(xiàn)了調(diào)速,并達到了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)研究和設(shè)計的預(yù)期目標,驗證和深化了前文所取得一些理論成果,同時也為更近一步研究打下了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:開關(guān)磁阻電機; 調(diào)速系統(tǒng); dsp;matlab/simulink;仿真abstract switched reluc

6、tance drive system is a new motor drive system. it has many good features for example simple structure, low cost and excellent driving performance. it's the strongest competitor to traditional ac and dc drive system, so it has powerful future. this paper developed a speed experimental system for

7、 a 3-phase 12/8-pole srm of 15 kw based on tms320lf2407 dsp, which can be used for the technical research on srm control.the thesis summarizes the development and research of switched reluctance drive (srd), discusses the main research direction. the structure of srm, operation principle, and the co

8、ntrol scheme of the srd are elaborated and analyzed. and the whole structure of hardware is schemed out for the srd speed experimental system. adopting the dissymmetry half-bridge structure, a power converter is designed for the system after selection calculation of the corresponding devices. then,

9、tms320lf2407 dsp is used to design the hardware circuits of srm control system, and design details including the current detection, position sensing, fault protection and pwm output etc. are provided. because of the full use of the abundant peripheral resources of dsp, it comes to the aim simplifyin

10、g the circuit structure and heightening the reliability. also, the thesis discusses the routine designing issue. because the modularized programming method is adopted, and multi-interrupt processing technique is used, operation efficiency of the control software is highly raised. at last, with the m

11、atlab/simulink a nonlinear simulation model for the foregoing 12/8-pole srm control system is established. and the simulation experiments have been done on this model. speed adjustment is realized, and other targets on the research and design of srm control system are reached, which establishes a go

12、od foundation for further research. keywords: switched reluctance motor; drive system; dsp; matlab/simulink; simulation目 錄1 緒論11.1開關(guān)磁阻電機的發(fā)展概述11.2開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)組成21.3開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和方向21.4本文研究的內(nèi)容42 開關(guān)磁阻電機原理52.1開關(guān)磁阻電機的基本結(jié)構(gòu)和運行原理52.1.1電機結(jié)構(gòu)52.1.2運行的原理62.1.3電機的基本方程72.2開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的基本控制方式82.2.1角度控制方式(apc)92.2.2電流

13、斬波方式(ccc)102.2.3電壓斬波pwm控制方式112.2.4組合控制132.3系統(tǒng)控制方式及控制策略的確定133 srd調(diào)速實驗系統(tǒng)硬件設(shè)計153.1 srd系統(tǒng)設(shè)計方案153.2基于tms320lf2407控制器的srd系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計163.3功率變換器設(shè)計與選型183.3.1功率變換器主電路的選擇193.3.2功率開關(guān)器件的選擇及參數(shù)計算193.3.3 igbt驅(qū)動電路的設(shè)計213.4控制、檢測和保護電路的設(shè)計223.4.1轉(zhuǎn)子位置檢測223.4.2 pwm輸出電路233.4.3電流檢測電路243.4.4故障檢測與保護電路253.4.5鍵盤與顯示電路274 軟件設(shè)計294.1總的

14、設(shè)計思路294.2主程序設(shè)計294.2.1初始化子程序294.2.2鍵盤和顯示子程序314.2.3功率驅(qū)動保護子程序325 srd系統(tǒng)仿真345.1基于matlab/simulink的srd非線性仿真模型的建立345.2 ccc方案下srd仿真模型355.3 仿真結(jié)果406 總結(jié)45參考文獻46翻譯部分48中文譯文48英文原文57致 謝68 中國礦業(yè)大學2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第70頁1 緒論開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)(switched reluctance drive,srd)是80年代中期發(fā)展起來的新型調(diào)速系統(tǒng)1。它是融嶄新的電動機構(gòu)造和電子技術(shù)的新成果為一體的很有發(fā)展前景的新型變速拖動系統(tǒng),

15、其調(diào)速性能與直流調(diào)速系統(tǒng)和異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)相比更加優(yōu)良,其電機本身結(jié)構(gòu)簡單、成本低,整個系統(tǒng)具有效率高、可控參數(shù)多、起動電流小、起動轉(zhuǎn)矩大等特點,因而可以在超高速的狀態(tài)下運行,而且堅固耐用,適合于惡劣條件下應(yīng)用;但是,該調(diào)速系統(tǒng)也有一定的缺點,例如:開關(guān)磁阻電機理想的實用數(shù)學模型很難建立,電機轉(zhuǎn)矩脈動大、噪音大,位置傳感器的使用增加了電機結(jié)構(gòu)的復雜性,這些問題有待于進一步深入的研究。1.1開關(guān)磁阻電機的發(fā)展概述 開關(guān)磁阻電機的歷史可以追溯到19世紀40年代。但當時無法解決換相問題,因而電機性能很差。70年代以來以p.j. lawrenson教授為首,有l(wèi)eeds大學和notingham大

16、學聯(lián)合成立了用電機及其驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)電動汽車的攻關(guān)小組。1980年,在經(jīng)過了近十年的理論研究和產(chǎn)品開發(fā)基礎(chǔ)上,p.j. lawrenson教授等人發(fā)表了著名的論文“variable-speed switched reluctance motor”。他們創(chuàng)造性地提出了容電力電子技術(shù)和電機設(shè)計于一體的設(shè)計觀點,徹底解決了早期雙凸極結(jié)構(gòu)磁阻電機無法解決的換相問題,并使得新型磁阻電機的單位出力可以與交流異步電機相媲美甚至還略占優(yōu)勢,因此這種新型電機一經(jīng)提出就得到了國際上的廣泛認可。這方面的研究也不斷推廣開來,在英國、美國、德國、意大利、加拿大、新加坡、南斯拉夫等國均有不同層次的發(fā)展。我國的研究起步于80

17、年代中期,目前己經(jīng)有許多院校和企業(yè)投入了力量,并逐步從實驗室走向生產(chǎn)和推廣使用。國內(nèi)開發(fā)比較成功的單位有:華中科技大學(原華中理工)、北京紡機所等。1985年,當時的華中理工大學開始了7.5kwsrd的研究,當時采用scr為功率開關(guān)器件;1987年,北京紡機所與南京調(diào)速電機廠合作開發(fā)了3kw8/6極、以bjt為功率開關(guān)和以單片機為控制電路核心的系統(tǒng)產(chǎn)品;1993年,30kw的srm在山東通過了鑒定,達到應(yīng)用水平;2000年,100kw的電機在國內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用于煤礦的采煤機當中,而且184kw的srd在地鐵機車上的應(yīng)用研究已經(jīng)接近成熟。開關(guān)磁阻電機應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)有許多突出的優(yōu)點:1由于電機的轉(zhuǎn)子沒有

18、繞組和磁鐵,電機的結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜;2由于所有的繞組均在定子上,電機容易冷卻,適用于大功率場合;3轉(zhuǎn)子沒有電刷,結(jié)構(gòu)堅固,適合于高速驅(qū)動;4起動電流小,起動轉(zhuǎn)矩大;5轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小,有較高的轉(zhuǎn)矩慣量比;6繞組電流為單方向,功率控制電路簡單,有較高的經(jīng)濟性和可靠性。微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、控制技術(shù)、微機技術(shù)的不斷進步使開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展有了實質(zhì)性的變化,srd已經(jīng)有了多系列的產(chǎn)品,不同功率的開關(guān)磁阻電機已經(jīng)在社會生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用,包括風扇、礦山機械、泵類、伺服系統(tǒng)、高速系統(tǒng)、家用電器、電動車以及航空航天等領(lǐng)域都已經(jīng)有開關(guān)磁阻電機應(yīng)用系統(tǒng)的出現(xiàn),而且在很多情況

19、下表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。srd系統(tǒng)是近20年來興起的一種全新變速驅(qū)動系統(tǒng),盡管進入市場較晚,但目前已占有一定的市場份額,隨著人們對此系統(tǒng)了解和研究的深入,必將得到更快的發(fā)展。1.2開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)組成開關(guān)磁組電機調(diào)速系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上看,可以將其分為開關(guān)磁組電機和控制系統(tǒng)兩部分。開關(guān)磁阻電機(switched reluctance motor,srm 或 sr 電動機)本身結(jié)構(gòu)一般包括定、轉(zhuǎn)子位置結(jié)構(gòu)和位置傳感器。開關(guān)磁阻電機的定子一般具有集中繞阻,轉(zhuǎn)子無繞組,而且定、轉(zhuǎn)子極數(shù)不同;位置傳感器是用來進行轉(zhuǎn)子位置檢測的,通常采用光電器件、霍爾元件或電磁線圈法組成位置傳感器。控制系統(tǒng)主要包括控制器和功率

20、變換器兩部分??刂破饕话阋晕㈦娮有酒?如單片機和dsp )為核心,輔助以必要的電路和元器件,通過程序算法產(chǎn)生控制電機的弱電信號;而功率變換器的作用是將電源的能量轉(zhuǎn)化后送到電機各相,其對直流電的斬波就是受控制器產(chǎn)生的信號控制的。開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),如圖1.1所示。圖1.1 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.3開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和方向開關(guān)磁組電機調(diào)速系統(tǒng)由電機和控制系統(tǒng)兩部分組成。電機部分的研究包括了設(shè)計、性能分析以及數(shù)學模型的建立,這些是需要進行復雜而大量的理論計算和研究工作的;此外,就是開關(guān)磁阻電機的位置傳感器,它是用來進行轉(zhuǎn)子位置檢測的,srm轉(zhuǎn)子位置的檢測是整個調(diào)速系統(tǒng)不可或

21、缺的組成部分。通常采用光電器件、霍爾元件或電磁線圈法組成位置傳感器,向控制器提供轉(zhuǎn)子位置及速度等信號,使控制器能快速、準確的決定繞組的導通和關(guān)斷時刻,因而增加了系統(tǒng)的成本和復雜性,也降低了可靠性。而采用無位置傳感器的位置檢測方法是該調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展的方向,近年來,國內(nèi)外對此進行了大量研究??刂撇糠謩t包含功率變換器和控制電路。功率變換器設(shè)計的主要問題,一是功率器件的選擇和電流額定的確定;二是拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計。功率器件的使用,從80年代以來經(jīng)過了scr,gtr,gto到mosfet(小功率)、igbt(中功率)、mct(大功率)等電力電子開關(guān)器件的不斷變化;確定主開關(guān)器件電流額定的關(guān)鍵是根據(jù)電流的波形求其

22、有效值或峰值,但困難的是在于srm相電流的精確解析式求不出,由于電機結(jié)構(gòu)參數(shù)、控制參數(shù)、控制方式的不同,相電流波形也將出現(xiàn)不同形狀,開關(guān)器件的額定電流也隨之變化。隨著srm運行的范圍不斷擴大,針對特定系統(tǒng)開發(fā)的功率變換器的種類也越來越多了,從目前的文獻資料來看,不同線路結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于繞組釋放磁場能量的方法不同。由于srm調(diào)速系統(tǒng)的運行與繞組電流方向無關(guān),所以如何開發(fā)出具有最少開關(guān)數(shù)目的功率變換器,尤其能適用在低壓小功率場合(例如電動汽車等)是目前的研究方向之一。 srm調(diào)速系統(tǒng)是融srm、功率變換器、控制器與位置檢測為一體的,其性能的改善不僅依靠優(yōu)化srm與功率變換器設(shè)計,而且還必須依靠先

23、進的控制策略。在近20年的發(fā)展過程中,對于srm控制方面已出現(xiàn)大量先進的控制思想,取得了顯著的成果。srm控制參數(shù)多,控制系統(tǒng)設(shè)計的主要問題是努力實現(xiàn)參數(shù)最優(yōu)化、結(jié)構(gòu)最優(yōu)化和功能最優(yōu)化。根據(jù)改變參數(shù)的不同方式,srm有三種控制模式,即電流斬波控制(ccc)、角度位置控制(apc)、電壓控制(vc)。對于以上三種方式,各自都有論著獨立做過研究,但如果簡單的使用其中一種方法,又難以獲得理想的輸出特性,因而對srm各種控制方式進行最佳組合,不同轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)采取不同運行方式的控制理論也應(yīng)運而生。早期的控制策略主要以線性模型為基礎(chǔ),結(jié)合傳統(tǒng)pi或pid控制,例如采用前饋轉(zhuǎn)矩或電流控制、反饋轉(zhuǎn)速控制等。基于

24、線性假設(shè)的srm控制系統(tǒng)難以獲得理想的輸出特性,魯棒性差,其動、靜態(tài)性能無法與直流傳動系統(tǒng)相媲美,這嚴重的阻礙了srd的發(fā)展。為改善系統(tǒng)的性能,一些基于現(xiàn)代控制理論和智能控制技術(shù)建立srd動態(tài)模型和系統(tǒng)設(shè)計的方法也發(fā)展起來。瞬時轉(zhuǎn)矩脈動、振動和噪聲也是系統(tǒng)較為突出的問題,也是控制策略所要研究的重點。轉(zhuǎn)矩的分布由相電流決定,因此關(guān)鍵是控制相電流使其按輸出轉(zhuǎn)矩脈動最小化分布。但困難在于srm數(shù)學模型難以精確解析,而且srm調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其動態(tài)特性在運行中常逐步改變或突變,并難以預(yù)知,因此常規(guī)控制方法很難控制相電流按理想分布變化,只有引入自適應(yīng)、自學習控制技術(shù)及智能控制技術(shù),才能使系統(tǒng)根據(jù)運行條件

25、的改變,自動的調(diào)整調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)、參數(shù),以保證系統(tǒng)連續(xù)處于輸出轉(zhuǎn)矩脈動最小化狀態(tài)。srd發(fā)展到現(xiàn)在,在控制策略方面雖已取得了許多非常有用的成果,但是仍然不很完善,仍有許多問題待解決,而且尚未形成完善的srm控制理論。關(guān)于srm控制策略的研究主要圍繞一下幾個方面展開:1從控制角度繼續(xù)加強研究,以減小轉(zhuǎn)矩脈動、降低噪聲;2研究具有較高動態(tài)性能,算法簡單,能抑制參數(shù)變化、擾動及各種不正確定性干擾的srm新型控制策略;3研究具有智能控制方法的srm新型控制策略及其分析、設(shè)計理論。作為控制系統(tǒng)的核心,控制用芯片也需要根據(jù)系統(tǒng)的特點進行選擇。在很多應(yīng)用場合單片機是很實用的,而隨著控制系統(tǒng)的復雜性和智能控制方

26、法的應(yīng)用,一般的單片機性能就很難與系統(tǒng)相匹配。數(shù)字信號處理器(dsp)有高性能的內(nèi)核和許多專用的外圍設(shè)備,成為了電機控制系統(tǒng)理想的選擇,而適時推出的用于電機控制的tms320lf240x系列芯片更使這一應(yīng)用得到進一步提高。1.4本文研究的內(nèi)容開關(guān)磁阻電機的研究雖然起步晚,但憑借其獨特的優(yōu)勢和可見的廣闊應(yīng)用前景,已經(jīng)在電氣傳動領(lǐng)域占有了重要的位置,在各個應(yīng)用領(lǐng)域的需求不斷增加的背景下,對開關(guān)磁阻電機的控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計是形勢使然,也是在此領(lǐng)域探索者們的當務(wù)之急。我們知道單片機之前在開關(guān)磁阻電機控制中應(yīng)用最為廣泛,但其存在運行速度慢、需要外圍器件多、控制不靈活、控制方式簡單等問題。在開關(guān)磁阻電機

27、調(diào)速系統(tǒng)要求不斷提高,控制技術(shù)越來越復雜的情況下,單片機的劣勢也越來越明顯,這種情況下,專用于電機控制的dsp的推出,為開關(guān)磁阻電機控制提供了一種新的解決方案,使控制系統(tǒng)向數(shù)字化闊步前進。本文就是以tms320lf2407型dsp為設(shè)計核心,探索開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)的設(shè)計,并基于一臺75 kw三相12/8極srm,設(shè)計出一套開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)實驗裝置,以用于srm開關(guān)磁阻電機控制技術(shù)的研究和實踐。本文前半部分工作,主要集中在開關(guān)磁阻電機基本理論和控制方式的分析和研究,在此基礎(chǔ)上后半部分主要介紹了基于tms320lf2407的開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)的具體設(shè)計,并用利用matlab/simulin

28、k對開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)進行了仿真研究,在軟硬件和方面對開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)研究這一課題的進行了有益的實踐。2 開關(guān)磁阻電機原理2.1開關(guān)磁阻電機的基本結(jié)構(gòu)和運行原理2.1.1電機結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機的定子和轉(zhuǎn)子的磁極均為凸極結(jié)構(gòu),在定子的磁極上裝有集中繞組,徑向相對的兩個繞組構(gòu)成一相;轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊制而成,其上沒有繞組。圖2. 1是一臺四相8/6極的開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.1 8/6極的開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)由于具有雙凸極結(jié)構(gòu),srm定子和轉(zhuǎn)子的極數(shù)有許多種組合。通常采用就是上圖所示的四相8/6極方式,也有三相6/4極方式或者三相12/8極等結(jié)構(gòu)方式,表2-1是常用的一些結(jié)構(gòu)類型。最常見的是

29、轉(zhuǎn)子的極數(shù)比定子少2個。srm的相數(shù)記為,定子極數(shù)記為,轉(zhuǎn)子極數(shù)記為,步進角計為,則有: (2.1) (2.2)表2-1常用的定轉(zhuǎn)子極數(shù)搭配mnsnr2428436264681284865104少于三相的srm沒有自起動能力,因而對于要求子起動和四象限運行的驅(qū)動場合,應(yīng)該選擇不少于三相的開關(guān)磁阻電機。相數(shù)的增加還可以減少轉(zhuǎn)矩的脈動并降低電磁噪聲,但是增加了功率器件的數(shù)量及成本,因而在要求低的場合單相和兩相結(jié)構(gòu)應(yīng)用比較多,作為驅(qū)動的開關(guān)磁阻電機多采用三相或者四相徑向結(jié)構(gòu)。2.1.2運行的原理開關(guān)磁阻電動機工作原理遵循“磁阻最小原理”磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合,從而迫使磁路上的導磁體運動到使磁

30、阻最小的位置為止。通電后,磁路有向磁阻最小路徑變化的趨勢。當轉(zhuǎn)子凸極與定子凸極錯位時,氣隙大、磁阻大;一旦定子磁極繞組通電,就會形成對轉(zhuǎn)子凸起的磁拉力,使氣隙變小磁路磁阻變小。與此同時用電子開關(guān)按一定邏輯關(guān)系切換定子磁極繞組的通電相序,即可形成連續(xù)旋轉(zhuǎn)的力矩。圖2.2 8/6極開關(guān)磁阻電機運行原理圖2.2為四相srm的輪流通電轉(zhuǎn)動(順時針轉(zhuǎn)過一個極距角)。依據(jù)磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合的原理,具有一定形狀的鐵心在移動到最小磁阻位置時,必使自己的主軸線與磁場的軸線重合。在圖2.2中,當a相繞組單獨通電時,通過導磁體的轉(zhuǎn)子凸極在a-a'軸線上建立磁路,并迫使轉(zhuǎn)子凸極轉(zhuǎn)到與a-a'

31、;軸線重合的位置,如圖2.2 (a)所示。這時將a相斷電,b相通電,就會通過轉(zhuǎn)子凸極在b-b'軸線上建立磁路,因此轉(zhuǎn)子并不處于磁阻最小的位置,磁阻轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)到圖2.2 (b)的位置。這時將將b相斷電,c相通電,根據(jù)磁阻最小原則,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖2.2 (c)所示位置。當c相斷電,d相通電后,轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)到2.2 (d)所示位置。這樣,四相繞組按a-b-c-d順序輪流通電,磁場旋轉(zhuǎn)一周,轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過一個極距角。不斷按照這個順序換相通電,電動機就會連續(xù)轉(zhuǎn)動。若改變換相通電順序為d-c-b-a,則電動機就會反轉(zhuǎn)。因此,改變電動機的轉(zhuǎn)向與電流的方向無關(guān)而只與通電順序有關(guān)。2.1.3電機的基本方

32、程 對于m相srm,如忽略鐵心損耗,并假設(shè)各相結(jié)構(gòu)和參數(shù)對稱,則可視為具有m對電端口(m相)和一對機械端口的機電裝置,如圖2.3所示。耦合磁場+-圖2.3 m相srm系統(tǒng)示意圖1電壓方程根據(jù)電路的基本定律,可以寫出srm第k相的電壓平衡方程式 (2.3)式中相繞組的端電壓;相繞組的電流;相繞組的電阻;相繞組的磁鏈。2磁鏈方程各相繞組的磁鏈為該相電流與自感、其余各相電流與互感以及轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù),但由于srm各相之間的互感相對自感來說甚小,為了便于分析,在srm的計算中一般忽略相間互感。因此,磁鏈方程為 (2.4)每相電感是相電流和轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù),電感之所以與電流有關(guān)是因為srm磁路非線性的緣

33、故,而電感隨位置角變化正是srm的特點,是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的先決條件。將式(2.4)代入式(2.3)中得 (2.5)上式表明,電源電壓與電路中三部分壓降相平衡。其中,等式右端第一項為第k相回路中的電阻壓降;第二項是由電流變化引起磁鏈變化而感應(yīng)的電動勢,稱為變壓器電動勢;第三項是由轉(zhuǎn)子位置改變引起繞組中磁鏈變化而感應(yīng)的電動勢,稱為運動電動勢,它與srm中能量轉(zhuǎn)換有關(guān)。3機械運動方程根據(jù)力學原理,可以寫出電動機在電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩作用下,轉(zhuǎn)子的機械運動方程 (2.6)式中電磁轉(zhuǎn)矩;系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量;摩擦系數(shù);負載轉(zhuǎn)矩。4轉(zhuǎn)矩公式srm的電磁轉(zhuǎn)矩可以通過其磁場儲能()或磁共能()對轉(zhuǎn)子位置角的偏導數(shù)求得,即

34、(2.7)式中 (2.8)為繞組的磁共能。式(2.3)式(2.7)一并構(gòu)成srm的數(shù)學模型。該數(shù)學模型從理論上完整、準確地描述了srm中電磁及力學關(guān)系。2.2開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的基本控制方式srm的控制方式指電機運行時對哪些參數(shù)進行控制及如何進行控制,使電機達到規(guī)定的運行工況(如規(guī)定的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等),并使其保持較高的性能指標(如效率等)。與普通電機不同的是,開關(guān)磁阻電機本身具有一個特殊的控制部分功率變換器,通過這個結(jié)構(gòu)就可以對開關(guān)磁阻電機實施多種不同形式的控制。因此,可以說該系統(tǒng)的控制具有兩個層面:一是電機控制層面,即通過調(diào)節(jié)電機自身的參數(shù)改變電機的運行特性,這一層關(guān)系是直接的,是開關(guān)磁阻電

35、機所特有的;二是系統(tǒng)控制層面,這個層面是將控制策略應(yīng)用于開關(guān)磁阻電機及其外圍的設(shè)備(控制器、信號檢測裝置等),并使之為達到某一控制目標協(xié)同運作,這種控制是通過功率變換器間接作用在電機之上的。這個層面上的控制是種通用技術(shù),能夠應(yīng)用在其它電機上的控制理論基本上都可以應(yīng)用在開關(guān)磁阻電機上,比如最常見的pi或pid調(diào)節(jié)、模糊控制等。下文將對其具體控制策略加以總結(jié)和討論。srm電機的可控參數(shù)主要有開通角、關(guān)斷角、相繞組兩端的電壓±和相電流等,開關(guān)磁阻電機的控制簡單的說就是對上述參數(shù)進行調(diào)節(jié)。目前,主要的控制方式有三種:角度控制(apc)、電流斬波控制(ccc)、電壓pwm控制。2.2.1角度控

36、制方式(apc)角度控制法是指對開通角,關(guān)斷角的控制,通過對他們的控制來改變電流波形以及電流波形與繞組電感波形的相對位置。在電動機電動運行時,應(yīng)使電流波形的主要部分位于電感波形的上升段;在電動機制動運行時,應(yīng)使電流波形位于電感波形的下降段。圖2.4 相電感曲線及開通角、關(guān)斷角范圍相電流的波形與開通角和關(guān)斷角有著密切的關(guān)系,因此可以通對這兩個角度的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對電流的控制。在假設(shè)轉(zhuǎn)速、母線電壓不變的情況下,固定,調(diào)節(jié),隨著的增加,開通電流時間增加;同理,當固定殊,調(diào)節(jié),隨著的減小,開通電流時間增加。實際采用的apc調(diào)節(jié)法,一般都先優(yōu)化固定,然后通過閉環(huán)調(diào)節(jié)。對于調(diào)速范圍較寬的,可以分段優(yōu)化固定,然

37、后在對進行調(diào)節(jié)。角度控制也稱單脈沖控制,因為開通期間內(nèi)開關(guān)元件始終是導通。這種方式比較簡便,但這種方式中相電流是不可控,其變化率很大,對于開通角和關(guān)斷角的微小變化都十分敏感,在調(diào)節(jié)上也存在一定的困難。因此,這種方式比較適合在短時間里快速達到期望電流的場合,如較高機械轉(zhuǎn)速下的控制。顯然,某相的,值將決定該相電流在相臨的相中產(chǎn)生的互感電動勢大小,因此,某一相的,的調(diào)節(jié)不僅影響該相電流波形,而且也影響相鄰兩相的電流波形。就一對特定的,組合,也許對某相電流而言較優(yōu),但對其他相電流并非最佳。因此,要實現(xiàn)srm apc方式的真正最優(yōu)運行,必須對每一相的,分別進行調(diào)節(jié)。角度控制的特點:1轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大。若定

38、義電流存在區(qū)間t占電流周期t的比例t/t為電流占空比,則角度控制下電流占空比的變化范圍幾乎從0100%。2同時導通相數(shù)可變。同時導通相數(shù)多,電動機出力較大,轉(zhuǎn)矩脈動較小。當電機負載變化時,自動增加或減少同時導通相數(shù)是角度控制方式的特點。3電動機效率高。通過角度優(yōu)化能使電動機在不同負載下保持較高效率。4不適用于低速。角度控制中,電流峰值主要由旋轉(zhuǎn)電動勢限制。當轉(zhuǎn)速降低時,旋轉(zhuǎn)電動勢減小,可使電流峰值超過允許值,因此角度控制一般適用于較高的轉(zhuǎn)速。2.2.2電流斬波方式(ccc)當電機在起動或低速(一般系指在額定轉(zhuǎn)速的40%以下)運行時,定子相繞組中反電勢較小,可能產(chǎn)生過大的沖擊相電流。為防止可能出

39、現(xiàn)的過電流和較大電流尖峰,必須采取斬波方式加以限制,即將檢測到的相電流與某一給定電流上限值比較,當導通相繞組電流達到設(shè)定值時使開關(guān)關(guān)斷,相電流下降;當電流降至電流設(shè)定的下限值時,再重新導通功率開關(guān),使相繞組電流上升,這樣反復通斷功率開關(guān),形成在給定電流值附近上下波動的斬波電流波形。圖2.5 ccc控制方式ccc控制方式見圖2.5,其控制方法是讓相電流與電流斬波限進行比較,當轉(zhuǎn)子位置角處于電流導通區(qū)間,即期間時,若<,主開關(guān)開通,相電流上升并逐漸達到斬波限;若>,則主開關(guān)關(guān)斷,電流下降。如此反復相電流將維持在斬波限附近,并伴有較小的波動。當固定開通、關(guān)斷角時,調(diào)節(jié)斬波限就相當于調(diào)節(jié)關(guān)

40、斷角,或是電流開通區(qū)間的長度。但它們之間也有不同之處,apc方式下電流的不可控相比,ccc方式是直接對電流實施控制,通過適當誤差帶的設(shè)置可以獲得較精確的控制效果。因此,ccc方式同樣具有簡單直接,可控性好的特點,也避免了apc方式中的問題,與后面的pwm方式相比,也具有較小的開關(guān)損耗,是比較常用的控制方式。只是這種控制下,電流的斬波頻率不固定,隨著電流誤差變化而變化,不利于電磁噪聲的消除。電流斬波控制方式一般有以下兩種。1給定繞組電流上限值和下限值的斬波方式。控制器在繞組電流達到上限值時,關(guān)斷主開關(guān)元件,并在電流衰減到下限值后重新開通主開關(guān)元件,即通過開關(guān)元件的多次導通和關(guān)斷來限制電流在給定的

41、上限和下限值之間變化。在這種方式下,觸發(fā)角和關(guān)斷角可以改變,也可以固定不變,一般多采用固定不變。這種方式是通過改變電流上下限值的大小來調(diào)節(jié)srm輸出轉(zhuǎn)矩值,并由此實現(xiàn)速度閉環(huán)控制的。2脈寬調(diào)制的斬波方式。一般在這種控制方式下,觸發(fā)角和關(guān)斷角固定不變??刂破髟诠潭ǖ臄夭ㄖ芷趦?nèi)控制主開關(guān)元件的導通時間和關(guān)斷時間的比例來改變繞組電流的。電流斬波控制的特點:1適用于低速和制動運行。電機低速運行時,繞組中旋轉(zhuǎn)電動勢小,電流增長快。在制動運行時,旋轉(zhuǎn)電動勢的方向與繞組端電壓方向相同,電流比低速運行時增長更快。兩種情況下,采用電流斬波控制方式正好能夠限制電流峰值超過允許值,起到良好有效的保護和調(diào)節(jié)效果。2轉(zhuǎn)

42、矩平穩(wěn)。電流斬波時電流波形呈較寬的平頂狀,產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也較平穩(wěn)。合成轉(zhuǎn)矩脈動明顯比其它控制方式小。3適合用于轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當斬波周期較小,并忽略相導通和相關(guān)斷時電流建立和消失的過程(轉(zhuǎn)速低時近似成立)時,繞組電流波形近似為平頂方波。平頂方波的幅值對應(yīng)電機轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)矩值基本不受其它因素的影響,可見電流斬波控制方式適用于轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)系統(tǒng),如恒轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。4用作調(diào)速系統(tǒng)時抗負載擾動性的動態(tài)響應(yīng)慢。提高調(diào)速系統(tǒng)在負載擾動下的快速響應(yīng),除轉(zhuǎn)速檢測調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)動態(tài)響應(yīng)快外,系統(tǒng)自身的機械特性也十分重要。電流斬波控制方式中,由于電流峰值被限,當電機轉(zhuǎn)速在負載擾動的作用下發(fā)生突變時,電流峰值無法自動適應(yīng),系統(tǒng)在負載擾動

43、下的動態(tài)響應(yīng)十分緩慢。2.2.3電壓斬波pwm控制方式電壓pwm控制也是保持和不變的前提下,使功率開關(guān)按pwm方式工作。其脈沖周期t固定,占空比可調(diào)。改變占空比,則繞組電壓的平均值變化,繞組電流也相應(yīng)變化,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),這就是電壓斬波控制,又稱調(diào)壓調(diào)速。pwm控制技術(shù)是利用半導體開關(guān)器件的導通和關(guān)斷,把直流電壓變成電壓脈沖列,并通過控制電壓脈沖寬度或周期以達到調(diào)節(jié)相繞組電壓目的。pwm控制方式不是實時的調(diào)整開通角和關(guān)斷角,而是在主開關(guān)的控制信號中加入pwm信號,通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)加在主電路上電壓的有效值的大小。占空比越大,電壓有效值越大,電路導通時間越長。其脈沖周期固定,占空比可

44、調(diào)。在內(nèi),繞組加正電壓,內(nèi)加零電壓或反電壓。改變占空比,則繞組電壓的平均值變化,繞組電流也相應(yīng)變化,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),這就是電壓斬波控制。與電流斬波控制方式類似,提高脈沖頻率則電流波形比較平滑,電機出力增大,噪聲減小,但功率開關(guān)元件的工作頻率增大。以三相不對稱半橋式電路為例,從該電路結(jié)構(gòu)本身而言可采取斬單管和斬雙管兩種不同的控制方式。所謂的斬雙管即同時對每相上下開關(guān)管加pwm調(diào)制信號,以實現(xiàn)電路導通的控制。而斬單管則只對每相上的一個開關(guān)管施加pwm控制信號,另一個管子則始終導通。如圖2.6 所示,兩種方式主要區(qū)別在于續(xù)流回路不同,斬雙管時電機繞組經(jīng)由回路i續(xù)流,而斬單管時則經(jīng)由回路2續(xù)

45、流。采用斬單管控制時,對控制電流脈動大、噪聲、損耗都相對較好24。圖2.6 單相斬波示意圖pwm控制的電壓和電流波形如圖2.7所示。圖2.7 pwm控制的電壓和電流波形pwm控制一個突出的優(yōu)點就是可控性能好。這種控制中有兩個可控參數(shù):斬波頻率和占空比。一般斬波頻率是固定的,通過選擇適當頻率可以控制相電流的變化率;占空比與相電流最大值之間有較好的線性關(guān)系,調(diào)節(jié)占空比就可以控制相電流的大小,因此在這種控制中相電流的變化率和大小都是可控的,并呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系;有利于采用pi或pid調(diào)節(jié)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng),獲得較好的動態(tài)性。只是這種控制方式下,由于開關(guān)的頻繁通斷而使得開關(guān)損耗有所上升。電壓斬波控制的特點:

46、電壓斬波控制是通過pwm方式調(diào)節(jié)繞組電壓平均值,間接調(diào)節(jié)和限制過大的繞組電流,既能用于高速運行,又適合于低速運行。其它特點則與電流斬波控制方式相反,適合于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng),抗負載擾動的動態(tài)響應(yīng)快,缺點是低速運行時轉(zhuǎn)矩脈動較大。2.2.4組合控制根據(jù)不同的實際應(yīng)用要求結(jié)合上述控制方式的特點可選用其中幾種控制方式的組合,使開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)可使用多種組合控制方式,以下是兩種常用的組合控制方式:1高速角度控制和低速電流斬波控制組合高速時采用角度控制,低速時采用電流斬波控制,以利于發(fā)揮二者的優(yōu)點。這種控制方法的缺點是在中速時的過渡不容易掌握。因此要注意在兩種方式轉(zhuǎn)換時參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系,避免存在較大的不連續(xù)

47、轉(zhuǎn)矩。并且注意兩種方式在升速時的轉(zhuǎn)換點和在降速時的轉(zhuǎn)換點間要有一定回差,一般應(yīng)使前者略高于后者,一定避免電動機在該速度附近運行時處于頻繁地轉(zhuǎn)換。2變角度電壓pwm控制組合這種控制方式是靠電壓pwm調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。由于srm的特點,所以工作時希望盡量將繞組電流波形置于電感的上升段。但是電流的建立過程和續(xù)流消失過程是需要一定時間的,當轉(zhuǎn)速越高時通電區(qū)間對應(yīng)的時間越短,電流波形滯后的就越多,因此通過調(diào)節(jié)開關(guān)角(一般固定角,使提前)的方法來加以糾正。在這種工作方式下,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)范圍大,高速和低速均有較好的電動機性能,且不存在兩種不同控制方式互相轉(zhuǎn)換的問題,因此越來越多的得到業(yè)內(nèi)普遍采用,

48、其缺點是控制方式的實現(xiàn)稍顯復雜25。2.3系統(tǒng)控制方式及控制策略的確定對中小功率srm傳動系統(tǒng)而言,從簡化控制、降低成本及減小電機轉(zhuǎn)矩脈動的角度出發(fā),通過對常用控制方式的比較及綜合考慮,采用如下的系統(tǒng)控制方式:在低速(基速以下)時,采用電流斬波控制方式,輸出恒轉(zhuǎn)矩特性,即固定開通角和關(guān)斷角,用速度設(shè)定值和實際速度之差調(diào)制外加電壓在導通相繞組上的有效時間寬度來改變外施電壓有效值。而在中速或高速(基速以上)時,采用變角度電壓pwm控制方式,輸出恒功率特性。兩種控制方式各有優(yōu)缺點,配合應(yīng)用有利于揚長避短,充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢,在較寬調(diào)速范圍內(nèi)使電機具有良好的性能指標。開關(guān)磁阻電動機速度控制系統(tǒng)的控制策

49、略框圖如圖2.8所示,圖2.8 srd調(diào)速系統(tǒng)原理框圖該控制策略以電機輸出的最終速度為控制目標,以pi調(diào)節(jié)為主要控制手段,包括速度和電流兩個系統(tǒng)閉環(huán)控制,速度環(huán)采用模糊pi參數(shù)自校正算法。變角度電壓pwm組合控制方法的采用使速度外環(huán)反饋的速度與速度給定值產(chǎn)生偏差,通過速度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生電流參考值,其值與電流反饋構(gòu)成電流閉環(huán)控制,靠控制pwm的占空比來調(diào)節(jié)電流,以保證得到快速響應(yīng)??刂破饕院愣ǖ臄夭l率控制功率變換電路中主開關(guān)器件的開斷,并通過調(diào)節(jié)開通和關(guān)斷的時間比例,即占空比,來調(diào)節(jié)相繞組兩端的平均電壓,從而實現(xiàn)對繞組相電流的控制。在低速啟動階段,為保證srm快速可靠的起動,采用在每相繞組電感上升

50、區(qū)段22.5°區(qū)間內(nèi)完全導通相繞組的方法,此時旋轉(zhuǎn)電動勢很小,須對電流進行斬波,將電流限制在最大允許值以內(nèi),即采用定角度定電流的控制方式。在電機啟動以后,速度達到一定,采用變角度電壓pwm控制方式。在開關(guān)磁阻電動機繞組相電壓us、起始導通角和關(guān)斷角這三個參數(shù)中,以相電壓us為系統(tǒng)的主控制量,在給定速度與反饋速度比較得到偏差經(jīng)速度控制器輸出后,即由速度調(diào)節(jié)控制子程序計算出電流環(huán)的電流給定值,與電路的反饋值經(jīng)pi及pwm控制策略輸出控制量作為pwm電路的占空比給定值,確定下一個周期的pwm脈沖的導通占空比,控制一定頻率的輸出方波脈沖寬度,寬度被調(diào)制的方波脈沖信號加到基極驅(qū)動電路,控制mo

51、s管的導通與關(guān)斷,便將施加到srm電機繞組上的直流電壓斬波成對應(yīng)頻率和占空比的方波電壓,從而改變繞組兩端電壓的有效值,實現(xiàn)srm電機恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制;另兩個參數(shù),作為輔助控制量,是轉(zhuǎn)速和相電流的函數(shù),在運行中應(yīng)不斷加以調(diào)整,使系統(tǒng)性能優(yōu)化。 3 srd調(diào)速實驗系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 srd系統(tǒng)設(shè)計方案根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求,從srd系統(tǒng)構(gòu)成(主要部分為控制器、sr電機、功率變換器和轉(zhuǎn)子位置檢測器)、控制方式及工作過程可見,系統(tǒng)實現(xiàn)方案主要包括以下內(nèi)容。1功率轉(zhuǎn)換器主電路設(shè)計;2dsp控制器與外部元器件的連接;3電動機轉(zhuǎn)子位置檢測;4電動機相電流檢測;5pwm信號的產(chǎn)生;6速度的測量;7參考速度的輸入。系統(tǒng)

52、硬件設(shè)計框圖如圖3.1所示:ac電源輸入橋式整流驅(qū)動隔離電 路功率變換器srm控 制 器速度給定電源電流檢測位置檢測負載圖3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖目前,控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案主要有以下幾種:1以模擬電路硬接線方式建立的控制系統(tǒng);2以微控制器為核心的控制系統(tǒng);3以可編程邏輯器件為核心構(gòu)成的控制系統(tǒng);4以可編程dsp控制器為核心構(gòu)成的控制系統(tǒng)。模擬系統(tǒng)一般采用運算放大器等分立元件以硬件接線方式構(gòu)成,通過對輸入信號進行實時處理可實現(xiàn)系統(tǒng)的高速控制,且由于采用硬件接線方式可實現(xiàn)無限的采樣頻率,因此控制器的精度較高且具有較大的帶寬。但是,其缺陷也很明顯,老化和環(huán)境溫度的變化對構(gòu)成系統(tǒng)的元器件的參數(shù)影響很大;

53、構(gòu)成系統(tǒng)所需元器件較多增加了系統(tǒng)的復雜性和可靠性;系統(tǒng)升級功能修改困難;很難實現(xiàn)運算量大,精度高的復雜控制算法。微處理器以mcs51或mcs96等為代表的單片機構(gòu)成控制的系統(tǒng),使電路簡單,大多數(shù)控制邏輯可用軟件實現(xiàn);可以實現(xiàn)較復雜的控制算法,控制規(guī)律的修改可以通過軟件修改來實現(xiàn),無零點漂移,控制精度高,可提供人機界面。但是處理器采用馮諾依曼總線結(jié)構(gòu),處理速度及能力有限,且系統(tǒng)較復雜,軟件編程難度較大,集成度較低,不具備運動控制系統(tǒng)所需的專用外設(shè),如pwm產(chǎn)生電路。因此,基于微處理器構(gòu)成的系統(tǒng)仍需要較多的元器件,這增加了系統(tǒng)電路板的復雜性,降低了系統(tǒng)的可靠性,也難以滿足運算量較大的實時信號處理的需要,難以實現(xiàn)先進控制算法,如預(yù)測控制,模糊控制。由于fpga/cpld等可編程邏輯器件的發(fā)展,可利用altera、xilin

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