运动控制系统心得体会.docx

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运动控制系统心得体会

运动控制系统心得体会

【篇一：

运动控制系统课程设计】

课程设计报告

---矢量变频器的参数整定与运行测试题目：

运动控制系统综合设计

物联网工程学院

专业

班级学号设计时间地点

学生姓名

指导教师

二〇一四年六月

目录

1.课程设计目的…………………………………………………1

2.课程设计题目描述和要求（任务书）………………………2

3.课程设计报告内容…………………………………………3

3.1专业英语资料查阅…………………………………………4

3.2对交流异步电机的调速特性和模型研究…………………5

3.3变频器的参数整定与运行测试…………………………6

4.总结及体会………………………………………………7

1.课程设计的目的

课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。

运动控制系统课程设计，要求学生更多实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象.《运动控制系统课程设计》是继《电机与拖动基础》和《运动控制系统》课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程的基本知识，独立进行电机调速技术和设计工作,掌握系统设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。

2.课程设计题目描述与要求

（1）矢量变频器技术是基于dq轴理论而产生的,它的基本思路是把电机的电流分解为d轴电流和q轴电流,其中d轴电流是励磁电流，q轴电流是力矩电流,这样就可以把交流电机的励磁电流和力矩电流分开控制,使得交流电机具有和直流电机相似的控制特性,是为交流电机设计的一种理想的控制理论,大大提高了交流电机的控制特性.不过目前这种控制理论已经不仅仅应用在交流异步电动机上了,直流变频电动机（bldc,也就是永磁同步电动机）也大量使用该控制理论.

（2）通过学习siemensmicromastervectormidimastervector操作手册，熟悉本设备的基本运作流程，并可以按照老师的要求进行实际的操作。

通过改变加减速的参数和频率，观察各种情形下的运行过程，加深对交流异步电动机调速系统的认知，将实际模型与课本上的理论原理相结合验证，更好的掌握运动控制中各种调速方式的异同和特性。

3.课程设计内容

3.1专业英语资料查阅及小结introduction

ontrolgraduallytowardsthepractical.

accordingtothedataformatofdspcanbedividedintofixedpointdspandpointdsptwo.consideringthepricereason,vectorcontrollerappliedintheearlyoffixed-pointdsp,andfloatingpointarithmeticaftersoftwareprocessing,thusincreasingthecomplexityofthesoftware.withtheenhancementoftheperformanceoffloating-pointdsp,vectorcontrollermorewillusefloatingpointdsp.buttothehighperformancecontrolcompletemotor,pwmmodulationmustbeoptimizeddesign.inthiscase,thepwmmodulationofadspisverydifficulttocompletevectorcontrollerandtheoptimizationofthetwowork,needsthecoordinationworktocompletethevectorcontrolsystemwithhighperformance.inthispaper,tifloating-pointdspchiptms320vc33andtms320f240isdesignedbasedonthestructureofvectordualmicrocomputercontrolsystem.tms320vc33mainlycompletesthevectorcontrolcalculation,playitfloatingpointarithmeticspeed,andthetms320f240hardwareimplementationofthepwmmodulationfunction.thispaperpresentsafulldigitaldoubledspvectorcontrolsystem,andtheexperimentwascarriedoutonthe1.5kwcageasynchronousmotor,andachievedgoodresults.

中文翻译

引言

交流电机矢量控制理论是德国学者khass和fblaschke建立起来的，作为交流异步电机控制的一种方式，矢量控制技术已成为高性能变频调速系统的首选方案。

交流电机的矢量控制技术是基于交流电机的动态模型，通过建立交流电机的

空间矢量图，采用磁场定向的方法将定子电流分解为与磁场方向一致的励磁分量和与磁场方向正交的转矩分量，并分别对磁通和力矩进行控制，而使异步电机可以像他励直流电机一样控制。

随着计算机技术飞速发展，功能强大的数字信号处理器（dsp）的广泛应用使得矢量控制逐渐走向了实用化。

dsp按数据格式可分为定点dsp和浮点dsp两类。

考虑到价格原因，早期的矢量控制器多采用定点dsp，而浮点数运算要经过软件处理，因此增加了软件的复杂性。

随着浮点dsp性价比的提高，更多的矢量控制器将采用浮点dsp。

而要完成电机的高性能控制，pwm调制必须进行优化设计。

在这种情况下，一个dsp很难完成矢量控制器和优化的pwm调制两项工作，需要双机协同工作才能完成高性能的矢量控制系统。

本文基于ti公司的浮点dsp芯片tms320vc33和tms320f240设计了双微机结构的矢量控制系统。

tms320vc33主要完成矢量控制计算，发挥它浮点数运算快的特点，而tms320f240用硬件实现pwm调制功能。

本文给出一全数字化的双dsp矢量控制系统，并在1．5kw笼型异步电机上进行了实验，取得了良好效果。

3.2对交流异步电机的调速特性和模型研究

电动机的调速性质分:

调速的升降、调速的平滑性、最大调速范围、调节特性上最大容许负载。

电动机的调速方式不同则对应机械特性也不同.电动机的机械特性要适应负载的特性,故选择电动机的调速方式时要根据负载的特性来选择。

异步电机的变压变频调速，必须具备能够同时控制电压幅值和频率的交流电源，而电网提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置变压变频器，又称vvvf装置。

交流电动机的调速方法也不同，以下是几种调速方法的特性比较：

【篇二：

几种运动控制系统的比较】

运动控制的实现方法

1、以模拟电路硬接线方式建立的运动控制系统

早起的运动控制系统一般采用运算放大器等分离器件以硬接线的方式构成，这种系统的优点：

（1）通过对输入信号的实时处理，可实现系统的高速控制。

（2）由于采用硬接线方式可以实现无限的采样频率，因此，控制器的精度

较高并且具有较大的带宽。

然而，与数字化系统相比，模拟系统的缺陷也是很明显的：

（1）老化与环境温度的变化对构成系统的元器件的参数影响很大。

（2）构成系统所需的元器件较多，从而增加了系统的复杂性，也使得系统

最终的可靠性降低。

（3）由于系统设计采用的是硬接线的方式，当系统设计完成之后，升级或

者功能修改几乎是不可能的事情。

（4）受最终系统规模的限制，很难实现运算量大、精度高、性能更加先进

的复杂控制算法。

模糊控制系统的上述缺陷使它很难用于一些功能要求比较高的场合。

然而，作为控制系统最早期的一种实现方式，它仍然在一些早期的系统中发挥作用；另外，对于一些功能简单的电动机控制系统，仍然可以采用分立元件构成。

2、以微处理器为核心的运动控制系统

微处理器主要是指以mcs-51、mcs-96等为代表的8位或16位单片机。

采用微处理器取代模拟电路作为电动机的控制器，所构成的系统具有以下的优点：

（1）使电路更加简单。

模拟电路为了实现逻辑控制需要很多的元器件，从

而使电路变得复杂。

采用微处理器以后，大多数控制逻辑可以采用软件实现。

（2）可以实现复杂的控制算法。

微处理器具有较强的逻辑功能，运算速度

快、精度高、具有大容量的存储器，因此有能力实现较复杂的控制算法。

（3）灵活性和适应性强。

微处理器的控制方式主要是由软件实现，如果需

要修改控制规律，一般不需要修改系统德硬件电路，只需要对系统的

软件进行修改即可。

（4）无零点漂移，控制精度高。

数字控制系统中一般不会出现模拟系统中

经常出现的零点漂移问题，控制器的字节一般可以保证足够的控制精

度。

（5）可以提供人机界面，实现多机联网工作。

然而，绝大多数的微处理器一般采用冯-诺依曼总线结构，处理器的速度有限，处理能力也有限；另外，单片机系统比较复杂，软件编程的难度较大。

同时，一般单片机的集成度较低，片上不具备运动控制系统所需的专用外设，如pwm（脉冲宽度调制pulsewidthmodulation）产生电路等。

因此，基于微处理器构成的电动机控制系统仍然需要较多的元器件，这就增加了系统电路板的复杂性，降低了系统的可靠性，也难以满足运算量较大的实时信号处理的需要，难以实现先进控制算法，比如预测控制、模糊控制等等。

3、在通用计算机上用软件实现的运动控制系统

在通用计算机上，利用高级语言编制相关的控制软件，配合驱动电路板、与计算机进行信号交换的接口板，就可以构成一个运动控制系统。

这种实现方法利用计算机的高速度、强大运算能力和方便的编程环境，可以实现高性能、高精度、复杂的控制算法；同时，控制软件的修改也比较方便。

然而，这种实现方式的一个缺点在于系统德体积过大，难以应用到工业现场中；而且，由于计算机本身的限制，难以实现实时性要求较高的信号处理算法。

4、利用专用芯片实现的运动控制系统

为了简化电动机模拟控制系统的电路，同时保持系统的快速响应能力，一些公司推出了专用电动机控制芯片，如ti公司直流无刷电动机控制芯片ucc3626、ucc2626等。

利用专门电动机控制芯片构成的运动控制系统保持了模拟控制系统和以微处理器为核心的运动控制系统两种实现方式的长处，具有响应速度快、系统集成度高、使用元器件少、可靠性能好等优点；同时，专用电动机控制芯片便宜，进一步降低了最终系统的成本。

这也是目前应用最广泛的一种运动控制系统实现方法。

然而，受专用控制芯片本身的限制，这种系统的缺点也是很明显的，主要包括：

（1）由于已经将软件固化在芯片内部，虽然可以保证较高的系统响应

速度，但是降低了系统的灵活性，不具有扩展性。

（2）受芯片制造工艺的限制，在现有的电动机专用控制芯片中所实现

的算法一般都是比较简单的。

（3）由于用户不能对专用芯片进行编程，因此，很难实现系统的升级。

（4）受芯片本身算法的控制，这种系统的控制精度一般都较低，难以

应用于那些高性能、高精度的场合。

5、以可编程逻辑器件为核心构成的运动控制系统

由于fpga/cpld等可编程逻辑器件的发展，人们可以利用altera、xilinx等公司提供的产品，使用这些公司提供的开发软件或者vhdl（）等开发语言，通过软件编程实现某种运动的控制算法，然后将这些算法下载到相应的可编程逻辑器件中，从而以硬件的方式实现最终的运动控制。

利用可编程逻辑器件实现的运动控制系统具有以下的优点：

（1）系统的主要功能都可在单片fpga/cpld器件中实现，减少了所需元

件个数，缩小了系统的体积。

（2）可编程逻辑器件一般具有系统可编程的特点，因此，以这个为基础构

成的目标系统具有较好的扩展性和可维护性，通过修改软件并重新下

载到目标上的相应器件中，就可以实现系统的升级。

（3）由于系统以硬件实现，响应速度快，可实现并行处理。

（4）开发工具齐全，容易掌握，通用性强。

然而，这种系统实现方法的缺点也是很明显的，例如，尽管可编程逻辑器件可实现任意复杂的控制算法，但算法越复杂，可编程逻辑器件内部需要的晶体管门数就越多。

按照目前的芯片制造工艺，可编程逻辑器件的门数越多，价格也越昂贵。

因此，考虑到目标系统的成本，一般采用可编程逻辑器件实现较简单的控制算法，构成较简单的运动控制系统。

6、以可编程dsp控制器为核心构成的运动控制系统

为了满足世界范围内运动控制系统的需要，ti公司推出了它的tms320x24x系列dsp控制器。

x24x系列dsp控制器将一个高性能的dsp核、大容量的片上存储器和专用的运动控制外设电路（16通道模拟数字转换单元、串行通信接口、can控制器模块等）集成在单芯片上，保持了传统微处理器可编程、集成

度高、灵活性/适应性好、升级方便等优点；同时，其内部的dsp核可提供更高的运算速度、运算精度和处理大量运算数据的能力。

x24x系列dsp控制器采用改进的哈佛结构，分别用独立的总线访问程序和数据存储空间，配合片内的硬件乘法器、指令的流水线操作和优化的指令集。

dsp控制器可较好的满足系统的实时性要求，实现复杂的控制算法如kalman滤波、模糊控制、神经元控制等。

基于dsp控制器构成的电动机控制系统事实上是一个单片系统，因为整个电动机控制所需要的各种功能都是有dsp控制器来是实现的。

因此，可大幅度的减小目标系统的体积，减少外部元器件的个数，增加系统的可靠性。

另外，由于各种功能都可以通过软件来实现，因此，目标系统升级容易、扩展性、可维护性都很好。

同时，dsp控制器的高性能使最终的系统既可以满足那些要求较低的系统，更可以满足那些对系统性能和精度要求较高的场合的需求。

通过上面各种方法的对比，可以得出以下结论：

（1）基于dsp控制器构成的运动控制系统可以满足任意场合的需要，将

是运动控制系统发展的方向。

（2）可以采用新型微处理器来实现一些功能复杂、要求较高的运动控制系

统，然而，与同样性能的dsp控制器相比，这些新型微处理器的价

格往往比较昂贵。

（3）在一些简单、性能要求不高的场合，可以采用专用控制芯片、微处理

器、可编程逻辑控制器、可编程逻辑器件来构成运动控制系统。

（4）在一些工作环境良好的大型系统中，可考虑采用通过计算机、公用计

算机来构成运动控制系统。

（5）多种系统实现方式应互相配合使用，以达到更好的效果和更高的性价

比。

【篇三：

运动控制实习报告】

运动控制实习报告

指导老师：

学生姓名：

班级序号：

学号：

一实习目的

1.要求掌握一般的运动控制方法和原理。

2.要求熟练掌握步进电机驱动技术、微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程。

3.了解一般运动控制系统常用机械结构，熟练掌握步进电机控制方法。

4.了解一般交流伺服电机控制方法，变频器使用方法等。

二实验装置

运动控制实验仪是一个平面两轴驱动的运动装置，机械部分采用丝杆螺母的传动方式，脉冲当量0.0125mm，由单片机控制，通过步进电机驱动。

通过编制相应的控制程序，可以在图板上给出不同的图形，使运动过程更加明了，便于观察。

运动控制仪可采用单片机控制也可以采用计算机控制，其结构如下图所示：

驱动检测电路板上留有单片机控制和计算机控制的接口。

单片机控制系统和计算机控制系统分开来控制，当采用单片机控制系统时，不能同时采用计算机控制，这时应将计算机与驱动检测电路接线断开。

反之亦然。

原理图如下：

单片机控制电路分为显示电路，键盘电路、脉冲锁存和光槽开关信号读取电路、光隔电路组成。

步进电机分配脉冲对应锁存器地址为a000h，其中高四位是y轴

信号，低四位是x轴信号。

信号从高到低排列依次为：

高压（+24v）信号（置0关断，置1开通）、a相信号（置0关断，置1开通）、b相信号（置0关断，置1开通）、c相信号（置0关断，置1开通）。

光槽开关信号缓冲器74ls244读写地址为e000h。

三实验原理

1键盘显示综合功能要求：

1.实现数据输入过程自动左移，譬如要输入数字123，则按下1键后数码管最右端显示1，按下2键后2占据原来最右端的数码管，1要左移一位。

2.编制十进制到二进制转换程序将输入的十进制数转换成二进制存储起来。

3.编制二进制到十进制转换程序，将要送显的二进制数，先转换成十进制数4.编写显示程序

5.编制功能键跳转程序6.联机作总体调试

2步进电机单片机控制实验①

功能要求：

测试出步进电机工作频率范围，确定其正常工作中脉冲频率，加减速控制，正反转控制。

3步进电机单片机控制实验②

直线插补画直线直线插补采用逐点比较法，终点判别采用判断总步数方法。

即把被加工线段的xe-x0，ye—y0的长度单位换算成脉冲数值（若长度单位为mm，则把上述的坐标增量值除以脉冲当量）,然后求出各坐标方向所需的脉冲数总和n：

即n＝|（xe—x0）+（ye—y0）|，计算机无论向哪个方向输出一个脉冲都作n—1计算，直到n=0为止。

圆弧插补画曲线插补流程如下所示：

4.单片机运动控制系统总体

四注意事项

1.实验中注意不要触摸变压器，以免导致触电。

2.打开实验仪侧面电源开关，即可进入调试键盘和显示。

功放在不用时应及

时关闭开关。

3.电机运行过程中如果听到电机运行声音异常，要立刻关闭电源。

4.注意在实验过程中严禁任何异物掉在丝杆上。

5.尽量不要让电机长时间运转。

6.爱护实验仪器和装置，注意接线不要接错或接反，上电前要仔细检查。

五实习内容

1.键盘显示综合实验2.单片机控制电路3.步进电机驱动检测电路4.高低压恒流斩波驱动电路原理5.两轴运动十字工作台结构6.步进电机驱动技术7.数控轮廓插补原理

六实验程序

#includestdio.h

#includereg51.h#includeabsacc.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineled1xbyte[0x0000]#defineled2xbyte[0x2000]#defineled3xbyte[0x4000]#defineled4xbyte[0x6000]#defineled5xbyte[0x8000]

#definemotoxbyte[0xa000]

ucharcodeled[10]={0x7e,0x60,0x57,0x75,0x69,0x3d,0x3f,0x70,0x7f,0x7d};ucharcodemotox6[6]={0x09,0x0b,0x0a,0x0e,0x0c,0x0d};ucharcodemotoy6[6]={0x90,0xb0,0xa0,0xe0,0xc0,0xd0};

ucharcodekey[14]=

{0xee,0xde,0xbe,0x7e,0xf5,0xed,0xdd,0xbd,0x7d,0xf3,0xeb,0xdb,0xbb,0x7b};voidkeyboard（）;voiddelay1ms（）;voidmotonx（）;