控制电机论文
电机控制技术论文集
电机控制技术论文集电机应用于消费电子、住宅、工业、通用、交通和农业等领域。
下面小编给大家分享一些电机控制技术论文集，大家快来跟小编一起欣赏吧。
电机控制技术论文篇一基于PMAC的电机控制技术研究【摘要】随着科学技术的不断发展，工业水平的不断提升，在世界范围内的先进控制技术得到了很大的提升。
在以往的电机控制中，由于控制器的控制能力有限，使得被控对象在运行时有很大的误差产生，而以PMAC为核心控制器的电机运行设备具有更高的控制能力。
本文在对PMAC运动控制器及直线电机原理进行概述的基础上，重点研究PMAC控制器在直线电机PID调节中的应用，并以具体的实验进行验证。
【关键词】PMAC，PID，直线电机1.引言当今社会，自动控制技术和微型计算机作为高科技时代的领导者，更加严格要求各种自动控制系统的定位精准度，由此，在传统旋转电机的基础上配备一套变换机构而构成的直线运动驱动装置，已难以满足当代控制系统愈发精准的要求，因此直线电机的研究、发展与应用工作成为世界各国当今的发展方向，促使直线电机具有越来越开扩的应用领域。
2.PMAC控制器简介上世纪九十年代，美国Delta Tau公司研发了一种开放式多轴运动控制器，命名为PMAC(Programmable Multi-axis Contro-ller)。
PMAC是具有高性能的伺服控制器，其核心为DSP，它可借助高级语言灵活的控制最多八轴同时运行，还能提供内务处理、运动控制、离散开展、同主机交互等功能。
PMAC是一台完整的可以任务识别的计算机，能自动进行任务等级识别，将高优先级的任务比低优先级的任务先进行操作。
其执行速度、分辨率等指标均高于普通的控制器。
伺服控制分为PID加Notch 和速度、加速度前馈控制。
可与MACRO现场总线的高速环网相连接，直接灵活的对生产线实施控制。
相对于其他运动控制器，PMAC的开放性最为突出。
其内部寄存器可允许用户按照自身需要来使用。
PMAC的A/D和I/O和内部寄存器都是统一编址，A/D和I/O的用法与PMAC其它内存用法相同，具有很强的便利性。
伺服电机控制系统毕业论文设计
调速应用领域最初用得最多的是直流电机，随着交流调速技术特别是电力电子技术和控制技术的发展，交流变频技术获得了广泛应用，变频器和交流电动机迅速渗透到原来直流调速系统的绝大多数应用领域。近几年来，由于直流伺服电动机体积小、重量小和高效节能等一系列优点，中小功率的交流变频系统正逐步被直流伺服电动机系统所取代，特别是在纺织机械、印刷机械等原来应用变频系统较多的领域，而在一些直接由电池供电的直流电机应用领域，则更多的由直流伺服电动机所取代。
This article mainly discusses the designations of three-phase BLDCM velocity modulation system. The master controlled unit is BLDCM special-purpose control chip 80C196MC, assistanceswith the keyboard, the monitor, examines the electric circuit, the power electric circuit, actuates the electric circuit, the protection circuit and so on. The BLDCM with 3 Hall sensors establishing inside, to exam the position of the rotor and decide the phase change of electricalmachinery, the system calculates the rotational speed of the electrical machinery to realize the velocity-feedback control according to the Hall signal.
电机控制技术论文
U
n
后，通过两个调节器的控制作
用，使 Uct、Udo、Id 都上升，当 Id≥Idl 后，电动机开始转动。由于电机惯性的作用，转速
的增长不会太快，因而
ASR
的输入偏差电压∆Un=
U
n
－Un
数值较大并使其输出达到饱和
7
值U
* im
，强迫电流
Id
迅速上升。当
I
d
I dm 时，U i
U
im
，电流调节器
方程要继续保持平衡，则电磁转矩 Te 必然改变，又由
Te Ct Id
得电枢电流 Id 必然改变。
二、直流电动机的数学模型
为了分析调速系统的稳定性和动态品质，必须首先建立描直流电动机的数学模型。
电路方程：
U d0
RId
L
dI d dt
E
动力学方程： 额定励磁下：
Te
TL
GD 2 375
dn dt
E Cen
Tl
L R
Tm
GD2 R 375CeCm
Tm —电力拖动系统机电时间常数(s)
I dL
TL Cm
在零初始条件下，取等式两侧的拉氏变换， 得电压与电流间的传递函数和电流与电动
势间的传递函数：
1 Id(s) R Ud0 (s) E(s) Tl s 1
E(s) R Id (s) IdL (s) Tms
1
摘要
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在宽范围内平滑调速，在许多需要调 速和（或）快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来，虽然高性能交流 调速技术发展很快，交流调速系统已逐步取代直流调速系统。然而直流拖动控制系统不 仅在理论上和实践上都比较成熟，目前还在应用；而且从控制规律的角度来看，直流拖 动控制系统又是交流拖动控制系统的基础。因此，掌握直流拖动控制系统的基本规律和 控制方法是非常必要的。转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应 用最广的直流调速系统。本文用 MATLAB 仿真软件对转速、电流反馈控制的直流调速系 统进行仿真。
直流电机速度PID控制系统设计毕业论文（设计）.doc.doc
序号（学号〉： 161240303长春大学 毕业设计（论文）直流电机速度PID 控制系统设计李一丹国际教育学院自动化1612403曹福成2016 年 5 月 30 0姓 名 学 院 专 业 班 级 指导教师直流电机速度PID控制系统设计摘要：针对现有的直流电机控速难的问题，本文设计了一种基于ATmegal6L单片机的直流电机速度控制系统。
本系统以ATinegal6L单片机为主控制器，搭载了L298n为电机驱动，通过霍尔元件进行测速，通过按键控制电机的转动方向和转动速度，并配以温度传感器DS18B20对温度进行监测，通过PID算法调节PW\1 进行对速度控制。
该系统包括的模块主要有单片机为主体的控制模块、电机的驱动模块、对电机速度进行监测的模块、由LCD1602构成的显示ky r模块、电源模块和按键控制模块等。
本系统可以通过PID算法实现可编程脉宽波形对直流电机的速度进行控制，并且可以显示出当前电机的转速。
关键词：单片机；PID算法；直流电机The design of DC motor speed control system with PID Abstract: According to the existing DC motor speed control problem, this paper describes the design of a DC motor speed control system based on ATmegal6L MCU. To ATMEGA16L microcontroller as the main controller for the system, equipped with a L298n for motor drive, through the hall element of speed, through the buttons to control the motor rotation direction and the rotation speed, and the temperature sensor DS18B20 the temperature monitoring, PID algorithm is used to adjust the PWM control of the speed. The system includes the following modules display microprocessor control module, as the main body of the motor drive module, monitoring module, the speed of motor is composed of LCD1602 module, power supply module and key control module.This system can realize through PID algorithm to control the speed of the programming pulse waveforms of DC motor, and can display the current motor speed.Keywords: single chip microcomputer, PID algorithm, DC motor ky r戈ml ml ——II —In —In | * 11—I 1111 ml 1111目录Bit (1)l.i选题背景及意义 (1)1.2国内外研宄现状 (2)1.3木文主要研究的内容 (3)第2章总体方案论述 (4)ky r2.1系统主要传感器介绍 (4)2.1.1温度传感器 (4)2.1.2转速检测模块 (5)2.2系统总体功能及方案选择 (6)2.2.1系统所需模块及功能 (6)2.2.2主控制器选择 (8)第3章系统总体硬件设计 (10)3.1单片机最小系统 (10)3.1.1ATmegal6L单片机的引脚分布 (10)3.1.2最小系统的硬件电路 (13)3.2电机驱动电路 (14)3.3温度检测电路 (15)3.4光电管提示电路和按键控制电路 (15)3.5LCD1602 显示电路 (16)3.6电源电路 (17)3.7本章小节 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1系统总体流程图 (19)4.2 PID算法简介 (19)4.2.1PID算法介绍 (20)4.2.2HD算法结果 (21)4.3系统调试步骤 (21)4.4误差分析即改进方法 (22)给论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)隱 (26)附录I系统总体硬件电路图 (26)附录II系统中部分程序 (27)ky r In—ml ml ml ml | , I af—.第1章绪论1.1选题背景及意义电动机简称电机，俗称马达，在现实生活中，我们处处都可以见到电机的身影，小到小学生玩的电动四驱车，大到炼钢厂用的滚动罐，这些都是电机家族的成员。
控制电机论文(DOC)
《控制电机》论文指导老师： __***__学生姓名： ___**____学号： _**********_班级： __Z电气111_专业：电气工程及其自动化电气工程学院2014.5.1引言本篇论文是基于这一学期以来对《控制电机》这门学科学习与个人感悟而撰写的。
本篇论文选择的课题是力矩式自整角机。
全篇论文主要阐述了力矩式自整角机的原理、主要特性以及力矩式自整角机的应用，从这三个方面展示出个人对力矩式自整角机的学习及认识整角机作为精密旋转伺服元件广泛地应用在近代技术的各个领域。
随着科学的发展,自整角机面临着许多特殊要求和特殊应用,研讨这些新课题,有利于发展新品种。
七十年代以来,国内发展了控制-力矩式自整角机(ZKL)系列。
这种自整角机同时兼有控制式自整角变压器和力矩式自整角机的双重功能,既可以在控制式系统中作自整角变压器,经过线路换接,又可在力矩式系统中作自整角接收机。
其结构特征是定子(或转子)放置星形连接的三相整步绕组(和传统的自整角机三相绕组相同),转子(或定子)放置两个空间垂直的单相绕组,其中一个绕组作为控制式自整角变压器的输出绕组,另一绕组作为力。
由于我国经济发展迅速，工农业生产和日常生活中使用的电动机种类和数量日益增加，且性能各异，因此，必须熟悉各类电动机和负载机械设备的类型、结构、性能及用途等，使其能安全、高效、经济地去拖动各种负载机械设备。
本篇论文对力矩式自整角机既有理论论述，又有实际应用介绍，具有全面性、系统性、实用性、可读性的特点，避免繁琐的数学运算和高深的理论，从实际出发，深入浅出，涉及的范围广，内容丰富，特别是有具体的实例介绍，对于学习力矩式自整角机的应用具有重要的参考价值。
力矩式自整角机的原理及应用1160601150 周灵一、力矩式自整角机的工作原理：力矩式自整角机的原理图如图1所示。
假定各相整步绕组参数相同，两台自整角机参数相同。
在自整角机中，以a相整步绕组轴线和励磁绕组轴线之间的夹角，作为转子的转角。
电机控制论文六篇
电机控制论文六篇电机掌握论文范文1传统的教学模式通常以课堂灌输与讲授为主，辅以试验巩固。
由于本身课时有限，加之继电器接触器线路的设计应用环节简单，电气元件图形符号种类繁多、PLC寻址方式和基本指令不易识记等，加之双语教学过程中，老师课堂表述英语用量大，同学接受力量参差不齐，造成课堂教学效果很不抱负。
1.中英文双语教学同学听力差异双语教学过程中，既要把机自专业学问讲透，还要大力提升英语表述的比例。
[3]这样造成的结果是，外语听力稍差的同学需要老师重复解释，或者中文翻译，基础好的同学反而收听重复，使得课时进度受到影响，双语教学的效果大打折扣。
2.课堂与试验教学双语比重不同课堂授课使用双语而试验只有中文的教学方法，使得双语教学效果甚微。
依据随机调查反映，课堂教学环节双语教学比重大，同学熟识各个电气元件的英文名称，会用基本的语言进行掌握环节的动作描述，但到了试验与实践环节，遭受了只用中文的尴尬，同学没有配套的双语试验环境。
3.双语教辅和资料配套不足目前在国内外还没有发觉正式出版的针对机自专业电气掌握技术课程的双语或英文原版教材，配套的双语帮助资料、手册等也不多见，无形中增加了双语教学的难度。
4.双语教学的评价方法有待改善依据该课程的性质，在教学考核环节既要注意机自专业学问考核，还要兼顾双语基本素养的考查，更要考核同学语言表达与实际操作等诸多力量，仅靠卷面考试和试验得分的单一评价方法明显不合时宜。
5.其他问题比如课内互动方式、沟通和作业等实践力量培育环节的双语环境建设问题。
二、解决对策1.[4]CDIO理念提出了将同学作为学习的主体，强调同学的主动性，老师只是组织者和管理者，属于次要位置；CDIO理念强调课程之间的有机联系，对同学特殊是老师的思维提出了更高要求；CDIO理念重视同学团队意识和合作意识的培育，取代了同学过多追求高分而“单打独斗”的学习偏见；在教学方法上，提倡以同学主动学习为为主，主讲老师引导关心为辅等等。
基于DSP电机控制方法研究设计论文
摘要随着DSP技术的发展，DSP的应用范围越来越广，并且伴随着数字化的发展，对电机的控制的精度要求越来越高，DSP数字化处理能力也得到了质的飞跃。
所以学会应用DSP 时非常重要的。
本文详细讨论了无刷直流伺服电机，并推述星形接法的数学模型，并设计了数字控制无刷直流伺服电机总体方案，本文采用PID控制方法来控制电机，详细介绍了PID控制算法。
对DSP种类进行了简单的介绍，并选择以TMS320F2812为基准构建硬件平台，设计了DSP供电电源设计，驱动电路的设计，PWM光电耦合隔离电路的设计，电流的采样电路的设计，对DSP进行保护电路的保护电路的设计等。
在CCS环境下，对程序进行编辑，编写PID控制算法程序，对系统的初始化，编码器模块初始化，捕捉模块的初始化，SCI模块的初始化，以及对数字滤波进行编程。
关键词：DSP；CCS；PWM；无刷直流伺服电机AbstractWith the development of DSP technology, DSP application scope is more and more wide. With the development of digital control is higher and higher, The ability of digital handle has own a qualitative leap.So learn to apply DSP is very important.This paper discusses the brushless DC servo motor in detail .The paper describes the mathematical model of the star connection. I designed the general planning of digital control the brushless DC servo motor, this paper adopts the PID control method to control the motor and introduces the PID control in detail.First the article introduces the DSP types simply and select the hardware platform what is based on TMS320F2812 .I designed the DSP power supply. I designed the drive circuit and the PWM photoelectric coupling isolation circuit.I also designed the sampling circuit and the current of protection .At last I designed the protection circuit.In the CCS environment, I edited the program and written in PID control algorithm.I also completed the initialization of system,the initialization of encoder module , the initialization of capture module ,the initialization of SCI module , and programming of the digital filter.Keywords: DSP; CCS; PWM; brushless DC servo motor目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 本课题的研究内容和意义 (1)1.2 国内外的发展概况 (1)1.3 本课题应达到的要求 (2)2 电机的选择及其结构 (3)2.1 步进电机 (3)2.3 选择电机 (5)2.4 本章小结 (5)3 无刷直流电机的工作原理及数学模型 (6)3.1 无刷直流电动机的结构 (6)3.2 无刷直流伺服电动机的位置检测装置 (6)3.2.1 霍尔传感器 (7)3.2.2 定子绕组连接方式 (7)3.2.3 开关管控制方法 (9)3.3 无刷直流电机的暂态数学模型 (10)3.4 本章小结 (11)4 控制方案的总体设计 (12)4.1 控制方案的框图简介 (12)4.2 无刷直流伺服电动机实现控制的方法 (12)4.2.1 数字PID控制算法 (13)4.2.2 数字控制器设计的方法 (14)4.2.3 工程设计调节器的步骤 (14)4.3 PWM信号产生技术 (14)4.4 编码器 (15)4.5 电机相电流检测技术 (17)4.6 本章小结 (17)5 DSP的选择及相应的硬件设计 (17)5.1 DSP芯片TMS320F2812的特点 (18)5.2 控制硬件的设计 (18)5.3 DSP外围电路的设计 (19)5.3.1 电源的设计 (19)5.3.2 DSP的晶体振荡器接口电路 (19)5.3.3 时钟电路的设计 (20)5.3.4 JTAG电路的设计 (20)5.3.5 异步串行接口（SCI）硬件的设计 (21)5.3.6 CAN总线接口硬件设计 (22)5.4 功率驱动逆变电路的设计 (22)5.4.1 IR2130芯片具有以下一些特点 (22)5.4.2 IR2130结构原理图 (23)5.5 电机驱动的设计 (24)5.5.1 自举电容的选择和计算 (25)5.5.2 PWM驱动信号隔离电路 (25)5.6 霍尔传感器信号电路 (27)5.7 正交编码脉冲信号电路 (28)5.8 控制器保护电路设计 (28)5.9 本章小结 (30)6 控制系统的设计 (31)6.1 控制系统设计的基本原则 (31)6.2 软件的设计 (31)6.3 DSP集成开发环境CCS (31)6.4 主程序的设计 (32)6.4.1 系统初始化模块 (37)6.4.2 事件管理器模块 (38)6.4.3 捕捉模块（cap） (39)6.4.4 QEP正交编码器脉冲电路 (40)6.4.5 ADC模数转换模块 (41)6.4.6 SCI模块 (42)6.4.7 PID算法流程图如所示 (44)6.4.8 电流采样数字滤波 (45)6.5 本章小结 (46)7 结论与展望 (47)7.1 结论 (47)7.2不足之处及未来展望 (47)致谢 (47)参考文献 (48)1 绪论1.1 本课题的研究内容和意义随着科学技术的不断进步，现代机电系统的运动状态越来越复杂，系统控制的要求也越来越高。
毕业论文(设计)plc控制电动机正反转【范本模板】
作业名称：PLC控制电动机正反转可编程控制器(1）期末大作业得分:任课教师:班级：姓名:学号:2011年12月摘要三相异步电动机一般采用降压起动、能耗制动.针对传统的继电器一接触器控制的降压起动、能耗制动方法存在的不足,将OMRON公司的CPM2*型可编程序控制器（PLC）与接触器相结合,用于三相异步电动机的Y一△降压起动、能耗制动控制，改进后的方法克服了传统方法手工操作复杂且不够可靠的缺点，控制简单易行。
关键词:三相异步电动机；PLC控制系统；Abstructthe Three—phase asynchronous motor step—down start，generally USES the braking energy. In traditional relay a contact device control step-down start braking energy, the shortcomings of the methods，the company will CPM2 * type OMRON PLC and contactor, combining for three—phase asynchronous motor step—down start a train of Y，braking energy control, the improved method can overcome the disadvantage of traditional method manual operation complex and not reliable enough shortcomings，simple and easy to control.Key words: the three—phase asynchronous motor; PLC control system引言设计三相异步电动机一般采用降压起动、能耗制动.针对传统的继电器一接触器控制的降压起动、能耗制动方法存在的不足，将OMRON公司的CPM2＊型可编程序控制器（PLC)与接触器相结合，用于三相异步电动机的Y一△降压起动、能耗制动控制,改进后的方法克服了传统方法手工操作复杂且不够可靠的缺点，控制简单易行。
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自整角机是将转角变为交流电压或由转角变为转角的感应式微型电 机，主要由发送机和接收机两部分组成，发送机负责转角信号的发送， 接收机负责转角信号的接收或电压信号的输出。基本作用是实现机械角 度的检测，角度信号的远距离传输、变换、接收和指示。
自整角机在随动系统中的应用非常广泛，主要是实现角度的传输、 交换和指示，包括角位置的远距离指示和远距离定位等。例如，力矩式 自整角机可方便地应用于水位远距离指示系统；控制式差动发送机可用 于舰船雷达天线定位系统。
工业缝纫机伺服控制技术，采用速度、位置外环和电流内环，通过 实时检测电机相电流，进行磁链轨迹控制，从而实现对电机的闭环控 制，电压利用率得到提高，转矩脉动降低，噪声降低，控制性能大大提 高。并且解决了电机的迟滞、抖动、齿谐波、超调等问题，针位控制又 快又准，系统稳定性高。
工业缝纫机大部分功能的实现最终都需要依靠伺服电动机控制系统 来完成，所以伺服系统的性能好坏是评价控制器性能的关键。
（四）伺服电动机
伺服电动机的作用是把输入的电压控制信号转换成输出的角位移 或角速度，可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机。
直流伺服电动机按照励磁方式的不同，可分为电磁式和永磁式两 种。直流伺服电动机具有运行特性好，控制灵活、方便的优点。交流 伺服电动机包括异步伺服电动机和同步伺服电动机。交流伺服电动机 结构简单，无电刷和换向器，不需要经常维护，而且效率高，相应 快，速比大。
电动机的一个转速信号，机头定位器给定PMSM 运行的转数，并且配合
各个功能电磁铁，完成定针缝、自由缝、商标缝等缝纫模式。
图3 系统硬件电路图
2、伺服系统软件设计
系统软件根据功能要求，按照模块化设计的思想，主要包括以下几 个模块:
系统的初始化模块: 主要完成对各个控制寄存器预置初值，对运算 过程中使用的各种变量分配地址并预置相应的初值，然后进入超级循 环。
（一）旋转变压器
旋转变压器是将角度信号转换成与其成某种函数关系的电压信号， 从原理上看，旋转变压器相当于一台可以转动的变压器；从结构上看， 旋转变压器相当于一台两相的绕线转子异步电动机。
其主要用途就是进行三角函数计算、坐标变换和角度数据传输等。 按照输出电压与转子转角间的函数关系，旋转变压器可以分为正余弦旋 转变压线性旋转变压器、特种函数旋转变压器等。燃气阀角度测量、真 空室传送器角度位置测量等，都是采用旋转变压器。
2、伺服电动机的选择
工业缝纫机缝纫动作的动力来源于电动机，包括驱动主轴、针杆、 挑线杆等往复运动和旋转运动部件。通过皮带轮，电动机的转动驱动缝 纫机带轮转动，从而驱动整个部件完成缝制任务。目前工业缝纫机伺服 电动机一般有涡流式、摩擦片式、电磁离合器电动机、混合式步进电动 机、直流伺服电动机等。
由于工业缝纫机机头的机械结构是偏载的凸轮传动机构，而工业缝 纫机在200 r /min ～ 5 000 r /min的范围内能够实现快速的加减速控 制，且电机是与上轴直接安装的，本文选用伺服电动机作为工业缝纫机 系统的动力源。
A/D 模块有两个独立的转换器，可以保证采集到的相电流是同时的，由
DSP 完成电流的闭环控制。与PMSM 同轴的光电编码器产生用于检测电
动机转子初始位置的Hall A、B、C 信号以及正交脉冲A、B 信号和Z 脉
冲信号，为DSP 提供速度闭环控制信号，同时也进入DSP 的QEP 口，用
于完成位置的闭环控制。缝纫机工作时，脚踏板的调速器给定永磁同步
（五）微特同步电动机
同步电动机的转速不随负载和电压的变化而改变，稳态运行时， 它的转子转速与定子电流的频率成正比。
交流伺服电动机，按照转子结构的不同，同步电动机主要可分为 永磁式、磁阻式和磁滞式三种。这些微特同步电动机的共同特点就是
转子上没有励磁绕组，取消了电励磁同步电动机的滑环和电刷，因而 结构简单，运行可靠，维护方便，并且效率较高。目前，微特同步电 动机广泛应用于需要恒速运行的遥控装置、无线电通信设备、高级音 像制品和钟表行业。
一、控制电机概述
在生产实际和日常生活中，各类普通电机的应用是非常广泛的，这 些电机的主要任务就是实现机电能量转换，发电机把机械能转换为电 能，电动机把电能转换为机械能，它们的核心问题是如何提高能量转换 的效率。控制电机是自动控制系统中的一个元件，其主要任务是完成控 制信号的传递和转换。
控制电机的种类众多，比较传统的有旋转变压器、自整角机、测速 发电机、伺服发电机和步进电动机等，比较新颖的有无刷直流电动机、 直线电动机和超声波电动机等。
内置的PWM模块产生6路PWM信号直接输入功率驱动器IR2136，经过处理
后驱动6只IGBT，产生SVPWM 信号，逆变器在SVPWM 调制下产生三相PWM
电压供给PMSM，PMSM
驱动工业缝纫机的机头进行缝纫工作。
TMS320LF2406A 是一款高性能的数字信号处理器。控制电路中，电动机
的U、V相电流信号经过霍尔电流传感器检测后进入DSP 的A/D 模块，该
二、基于伺服电动机在工业缝纫机控制系统中的应 用
随着服装业的兴起，对缝制设备的需求量也越来越大。在不断追求 缝制质量和速度的前提下，具有较高自动化水平的工业缝纫机越来越受 到市场的青睐。目前，我国从事工业缝纫机研究和开发的力量薄弱，全 自动高速缝纫机的研发和应用时间都很短，在产品档次、质量及使用的 稳定性方面与国际先进水平存在一定的差距。因此，结合工程应用实 际，开展工业缝纫机伺服控制系统的研发工作，具有重要的工程应用价 值。
机的剪线、拔线、前后加固、抬压脚等动作。
（2）功率电路
功率电路包括两大模块: 一个是电源模块，220V的交流电经过变换
后分别得到5V、15V、24V的电压；另一个模块是驱动模块，包括整流电
路、滤波电路、驱动电路、保护隔离电路等。它的作用就是将220 V的
交流电整流滤波成直流电源，接收从DSP输出的6路PWM信号，控制6个
到两相旋转坐标系中，将d、q坐标轴的相电流分量与电流指令信号比
较，经过电流环的PI 控制，得到了d、q 坐标轴的电压指令信号，调用
Park逆变换模块转换为、轴的电压指令信号，再调用SVPWM 模块，输出
六路PWM脉冲送入逆变桥，产生频率和幅值可变的三相正弦电流输入电
机定子，驱动永磁同步电动机。中断服务子程序流程图如图6所示。
1、硬件电路设计
工业缝纫机系统的硬件系统是220V交流电源、整流滤波电路、三相
逆变器和PMSM 构成系统的功率电路，电流检测、速度位置检测电路和
DSP控制器构成缝纫机伺服系统的主控制电路，键盘与显示路。其硬件电路如图3所示。交流
220V电压经过整流滤波之后为三相逆变器提供稳定的直流电源，由DSP
连杆机构 电磁铁 电磁铁驱动电路 操作面板 脚踏板 缝纫机机头 伺服电动机 功率电路 脚踏板传感器 机头定位器 电机位置传感器 控制电路
缝布运动
控制系统
图1 工业缝纫机系统结构图
（1）伺服控制电路
被控对象
伺服控制电路是整个系统的核心。它的作用是产生6路PWM波形。面
向操作者，接收设定的信息，显示运行的状况，驱动电磁铁，完成缝纫
错误信息处理模块: 处理系统出现的各种错误。为了提高系统的实
时性，本系统设计了双CPU 的处理模式，两个CPU 之间通过异步串行通
信来共享数据，提高系统的相应速度。电磁铁驱动、电机调速、缝纫模
式操作等由DSP处理，而单片机完成键盘和LCD显示部分。
4种缝纫模式 键盘 显示 系统
系统初始化 电磁铁控制 缝纫模式控制 电机控制 人机交互 错误信息处理
IGBT的导通与关断，从而得到电机所需的三相交流电。
（3）机头定位器电路 为保证工业缝纫机停机的一致性和准确性，伺服系统需要一个定位 的硬件同步信号，因此采用一个定位器来实现上下停针的硬件同步。 （4）电磁铁驱动电路 电磁铁接收功率开关的信号指示，完成剪线、倒缝、抬压脚、自动 剪线动作。 （5）脚踏板电路 在缝纫机系统中的作用是给电机提供起动信号、速度信号以及剪 线、抬压脚信号。 （6）操作面板 操作面板提供人机接口，包括显示电路和键盘电路，可以设定缝纫 模式，如最大速度、倒缝速度、是否自动剪线等，还可以设定当前的缝 纫模式。操作面板和控制电路之间通过异步串行通信共享数据，控制电 路接收操作面板发送的缝纫信息，而后对缝纫机进行控制，进而完成布 料的各种缝纫。 （7）伺服电动机 伺服电动机是系统的主动机构，通过皮带带动缝纫机机头旋转完成 各种功能和运行方式的缝纫。
在电机的控制中，必须精确地测得定子的相电流，因为只有准确地 获得相电流，才能使电机的运行速度更加稳定、平滑。这里采用LTS6－ NP来测定定子电流，它将定子电流直接转化为电压信号，送到DSP中进 行控制。每当中断子程序开始运行就要对电流重新进行采样，以满足后 续程序的需要。
（三）试验结果
通过示波器测得的脚踏板输出的信号、定子电流输出信号和编码器 输出的信号可以看出，系统起动响应迅速，能快速稳定在设定值，起动 时间约为160ms，小于工业缝纫机行业的要求值200ms。相电流输出为正 弦波，且波形良好，转速平稳。编码器输出信号符合设计要求。系统起 动性能测试、制动性能测试、定位精度测试完全满足设计要求。
（一）工业缝纫机伺服控制系统组成
1、基本结构
工业缝纫机具有自动剪线、自动挑线、自动倒缝等功能。用户根据 需要可以随时改变运行速度、调整缝制针数、切换缝纫模式。图1是工 业缝纫机控制系统的结构图，它主要包括伺服控制器、功率驱动电路、
电磁铁驱动电路、测量电路、脚踏板控制电路、机头定位器、伺服电
机、操作面板等部分。
图4 功能模块
3、矢量控制策略的实现
永磁同步电动机伺服系统矢量控制原理如图5所示。控制系统包括
以下几个部分：整流和逆变模块；电流、速度和位置检测模块；电流
环、速度环和位置环控制器模块；Park变换、Park逆变换、Clark变换