直線開關磁阻電機高精度位置控製設計方案
發布時間:2015-01-24 責任編輯:sherryyu
【導讀】隨著電力電子技術的發展,開關cizudianjikongzhijiyujiegoujiandan,zhizuochengbenbugaodetedianjianghuibiandegengjiarongyibingqiekongzhixiaoguogenghao。benwenjiuxiangxideweidajiajiangjiezhixiankaiguancizudianjigaojingduweizhikongzhishejifangan。
dianjishigongyeshengchanbukequeshaodedonglishebei,dianjidepinzhonghenduo,zuoyongyexiangdangguangfan。zhixiankaiguancizudianjishiyizhongxinxingdeqianyindianji。qizhuyaoyouyixiayoudian:jiegoujiandan,zhizuochengbenbugao。gongzuowendingqienenggouzaieliedehuanjingxiachangshijianzhengchanggongzuo,birugaowenhuanjing,kaiguancizudianjiyoujiaohaodesanrexingneng,keyizaigaowenxiazhengchanggongzuo。suizhedianlidianzijishudefazhan,kaiguancizudianjikongzhijianghuibiandegengjiarongyibingqiekongzhixiaoguogenghao。
zhezhongdianjiqidongzhuanjuda,guozainengliqiang,tiaosufanweiguang。zhixiankaiguancizudianjichulejuyouyishangyoudianyiwai,zaiyixiexuyaozuozhixianyundongdechanghe,taxianshichuleqiangdadeyouyuexing:zaiyebuxuyaoxiangchuantongdezuozhixianyundongdezhuangzhinayang,tongguosigandengchuandongzhuangzhijiangxuanzhuandeyundongzhuanhuaweizhixianyundong。zheyangzaiyicidejiangzhongjianhuanjiegeijieshengxialaile,bujinjiangdileshebeidechengben,erqienengliangliyonglvyededaoletigao。kaiguancizudianjikongzhijingdugao,zaigaojingdujiagonglingyuhedagonglvchuanshufangmianyouguangfandeyingyongqianjing。
1.2 項目背景/選題動機
xianzaiyouhenduogaojingdujiagongpingtaixuyaozhixianyundongdeqianyinjigou,ermuqiandejiagongpingtaidabufendoushiliyongxuanzhuandianjizuoqianyin,zaitongguojixiechuandongzhuangzhijiangyundongxingshizhuanhuaweizhixianyundongjiayiliyong。zheyangbujinshebeichengbenhuihengao,erqiexiaolvyebugao。erzhixiankaiguancizudianjibenshendeyundongxingshijiushizhixiande,ruguoyunyongdaozhexieshebeishangdehuajiuhuidadajiangdishebeichengbenqiexiaolvyejianghuidedaotigao。
二、需求分析
本次設計大體分為四大部分:
(1)係統總體方案的設計,包括係統功能分析、係統架構的建立、係統硬件設計等過程。
(2)基於單片機A/D,D/A,PWM等資源的應用。
(3)電機模塊的設計。
2.1 功能要求
(1)電流傳感器
傳感器負責采集直線電機電流以反饋給控製器進行處理。
(2)位置編碼器
位置編碼器將電機的運動的位置反饋給控製器處理。
(3)微控製器
微控製器負責處理傳感器采集的電流、編碼器反饋回來的位置。當位置指令給出以後,電機準確且迅速運動到指定位置。
(4)鍵盤模塊
鍵盤模塊負責給定輸入。
直線開關磁阻電機位置控製係統架構如圖1所示。

圖1 係統架構圖
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2.2 性能要求
(1)穩定性
該係統能夠穩定的工作,抗幹擾能力好。
(2)快速性和實時性
電機能夠迅速的動作達到指定位置,達到實時控製的目的。
(3)準確性
電機能夠準確的運動到指定位置。
三、方案設計
3.1 係統功能實現原理
係統主要分為5個部分,包括位置檢測部分、電流采集部分、MCU控製部分、電機模塊、按鍵輸入給定位置部分。係統通過MCU的並口I/O一直檢測各路傳感器狀態,按照給定輸入值進行動作。
3.2 硬件平台選用及資源配置
MCU控製部分采用Atmel公司提供的一款基於AVR32 AT32UC3A單片機控製器的EVK1100模塊。
3.3係統軟件架構
為了突出係統的實時性,軟件設計按鍵輸入的給定。值和編碼器輸入的位置都采用中斷的方式來處理。具體軟件流程圖2和圖3所示。
3.4 係統軟件流程

圖2 微控製器工作流程圖

圖3 中斷子程序流程
3.5 係統預計實現結果
在電機的位置控製精度在1um級的前提下,盡量提高其位置控製精度。嚐試各種高級算法(魯棒控製、自適應以及模糊神經網絡)在保證精度的前提下,達到實時控製。
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