目录 摘要中文I 英文...............................................................................................................................II 第一章绪论1 1.1研究背景和意义1 1.2直线电机的运行原理及特点2 1.2.1直线电机的基本运行原理……………………………………………………...2 1.2.2直线电机进给系统优缺点分析………………………………………………...3 1.3直线电机发展历史及其伺服控制系统的研究综述4 1.3.1国内外直线电机历史、现状及发展…………………………………………...4 1.3.2直线电机伺服控制系统的研究综述…………………………………………...7 1.3.3试验研究…………………………………………………………………….10 1.4本文主要研究内容10 第二章永磁永磁直线同步电机基本结构11 2.1实验用交流永磁同步电机基本结构11 2.2初级结构设计11 2.3次级结构设计12 2.4电机的装配……………………………………………………………………14 第三章交流永磁直线同步电机的数学模型和控制算法研究14 3.1交流永磁直线同步电机的控制策略的选择14 3.2交流永磁直线同步电机的数学模型15 3.3交流永磁直线同步电机的矢量控制17 3.4脉宽调制技术21 第四章全数字交流伺服控制单元的硬件结构及其设计26 4.1引言26 4.2控制系统硬件结构26 4.2.1 DSP芯片的选择………………………………………………………………26 4.2.2功率驱动单元的设计与选型…………………………………………………… .28 4.2.3磁极霍尔元件31 第五章伺服系统的软件设计33 5.1主程序结构33 5.2主中断程序34 第六章总结与展望39 参考文献40 第一章绪论 1.1研究背景和意义 高速化、精密化和模块化是现代制造技术的发展方向。进入90年代以来，高速加工迅速发展，在高速加工中心中，高速电主轴和快速进给伺服系统是其中两项关键技术，其中对进给伺服系统提出新的要求[1]：1）进给系统必须与高速主轴相匹配，速度达到60m/mi
n或更高；2）加速度要大，这样才能在最短的时间和行程内达到要求的高速度，至少要1～2ｇ；3）动态性能要好，能实现快速的伺服控制和误差补偿，具有较高的定位精度和刚度。 现代高速机床上实现高加速度直线运动有两种途径，一是采用滚珠丝杠传动，一是采用直线电机传动。前者采用旋转伺服电机驱动滚珠丝杠，这种进给系统所能达到的极限速度为90～120m/mi
n，最大加速度也只有1.5g。同时，由于电机到工作台之间存在大量的中间环节，如联轴节、丝杠等。在高速运行或完成复杂运动时，这些机械元件产生的弹性变形、摩擦、反向间隙等会产生进给运动的滞后和其它一些非线性误差，使系统有较大的惯性质量，影响了对指令的快速响应。另外，丝杠是细长杆，在力和热的作用下会产生较大变形，影响加工精度。为了克服传统进给系统的缺点，简化机床结构，满足高速精密加工的要求，人们开始研究新型的进给系统，于是直线电机（图1.1）开始作为进给系统出现在加工中心中，它取消了源动力和工作台部件之间的一切中间传动环节，使得机床进给传动链的长度为零，即所谓的“直接驱动”或“零传动”。这种机械上的简化使得外界及自身的任何扰动都会毫无缓冲的作用在直线电机上，因此对直线电机的伺服控制系统的性能好坏，又决定了直线电机的整体性能。