论文部分内容阅读
我国人口老龄化形势严峻,研发诸如电动轮椅、智能爬楼轮椅等医疗康复器具对于改善老年人及肢体残障人士生活质量具有积极意义,也能够促进家庭美满、社会和谐。伺服电机驱动器是智能爬楼轮椅的核心技术之一。本文对国内外电动轮椅及伺服电机驱动器的产业、技术发展和应用现状进行了深入分析,在此基础上,提出了适合轮腿复合式智能爬楼轮椅移动模块的位置伺服系统方案,并且完成了基于dsPIC30F4011的无刷电机驱动器的软硬件设计。首先,确定了位置伺服系统的方案,并且依次对系统负载、电机及减速器等进行了计算、选型,选择了与此相匹配的功率驱动单元和反馈装置。其次,详细阐述了无刷直流电机的工作原理,通过对其结构的分析建立了数学模型,推导了转矩方程和运动方程,针对控制过程中产生的转矩脉动现象作了分析,给出了可行的抑制措施。再次,研究了驱动器硬件总体结构,完成了DSP电路、采样电路、传感器检测电路、功率驱动及隔离电路、通信电路的设计,着重介绍了元器件的选型及其参数指标。最后,配置了dsPIC30F4011的软件开发环境,建立起伺服系统控制程序的总体框架,给出了初始化程序和功能模块寄存器配置代码。在电流环、速度环、位置环的设计中,阐述了PVC模式的实现原理及4种原点复位模式。搭建实验平台,通过示波器观察不同转速下的编码器波形、PWM波形以及电流模式下不同阻力的电流抑制波形,验证了驱动器的性能。