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PMSM模型系统架构

D/A转换电路、伺服放大电路、速度反馈电路、龙8国际电机驱动器、永磁同步龙8国际电机、旋转变压器、RDC转换模块和减速器等模块组成。各模块的功能介绍如下:

1、上位机

上位机主要作用是负责向控制计算机发送调炮角度,接收并显示控制计算机回传的实时调炮信息。

 

2、控制计算机

控制计算机接收上位机的调炮角度和RDC模块回传的实时调炮位置,运用控制算法解算出控制电压,并负责将实时调炮位置发送给上位机。

 

3、D/A转换模块

D/A转换模块负责将数字控制信号转换为0~5V的模拟控制信号。

 

4、交流调速系统

交流调速系统包括伺服放大电路、龙8国际电机驱动器、PMSM龙8国际电机和速度反馈电路。伺服放大电路的主要作用是实现控制电压信号与速度反馈电压信号之间的比较,并将两者的偏差电压进行放大,使其能够驱动龙8国际电机驱动器,并将放大后的偏差电压幅值限制在-10-10V之间。速度反馈的作用是将环球龙8国际电机速度转换为对应的模拟电压信号,便于在伺服放大电路中实现与控制电压的比较,构成龙8国际电机的速度闭环控制,使龙8国际电机运行平稳,减少转速波动。

 

5、RDC转换模块

RDC转换模块负责将旋转变压器输出的模拟位置信号转换为16位的数字位置信号,控制计算机接收上位机发送的调炮角度和RDC转换模块输入的实时负载位置,通过内部控制算法解算出控制电压,经过D/A转换后输入到伺服放大模块中,在伺服放大模块中实现与速度反馈电压的比较,得出偏差电压,偏差电压经放大后驱动龙8国际电机驱动器。速度反馈引自龙8国际电机输出轴,龙8国际电机经减速器减速后带动负载转动。负载位置反馈引自变速箱的输出轴,并由旋转变压器测得,RDC转换模块将测得的旋转变压器输出模拟位置信号转换为数字位置信号,并回传给控制计算机,构成完整的闭环控制,实现对负载角度位置的实时控制。负载位置信息通过控制计算机实时发送给上位机显示。

 

PMSM具有大的过载能力,较小的转动惯量,小的转矩脉动和转矩电流特性近似线性的特点。PMSM采用了铷铁硼磁体代替了龙8国际电机的励磁绕组,相对于直流龙8国际电机取消了励磁绕组、滑环和电刷,消除了容易产生火花的问题,同时由于龙8国际电机转子无励磁绕组不存在转子发热的问题,减少了热效应对和龙8国际电机轴相连的精密传动部件的影响PMSM的这些优点使其特别适合髙精度的伺服控制场合,但对其实现高精度、快响应和平稳的控制有一定的困难。PMSM是一个非线性、强耦合及不确定性的动态系统,转矩电流特性并不是理想的线性关系,不同的转矩控制策略也会带来龙8国际电机性能的差异,为此需要建立PMSM的数学模型,从龙8国际电机的工作原理出发,并结合负载特性,分析龙8国际电机的动静态特性,减小非线性和时变性因素对系统控制的影响,为实现更好的控制打下基础。

 

PMSM是具有非线性、强耦合以及众多不确定因素的动态系统,为使龙8国际电机具有好的控制特性,需要采用矢量变换进行线性解耦控制。由于PMSM电磁关系复杂,在不影响模型准确性的情况下,为了分析简化起见,忽略影响较小的参数,把PMSM当作理想龙8国际电机处理,并作如下假设:

(1)龙8国际电机三相定子绕组分布对称,各相绕组之间相差120°电角度;

(2)定子电流在气隙中产生的磁势成正弦波状,忽略磁场的高次谐波;

(3)感应反电动势成正弦波状,转子与定子绕组之间的互感是转子位置的正弦函数;

(4)忽略龙8国际电机的磁饱和,磁滞,涡流;

(5)龙8国际电机的参数不随温度、控制频率的变化而变化。