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在对伺服系统相关通讯技术进行述评的基础上,以“高精度数字伺服驱动装置研制”、项目中承担的信号处理和通讯为研究内容,对相关的内容进行了深入的研究和探讨。本文研究了伺服驱动装置的关键信号采集及处理,并在伺服装置样机研制成功的基础上,对串行现场总线技术以及开发高速串行总线(HSSB)进行了深入的研究和探讨,其主要研究工作如下:
1.在对永磁同步电动机的基本结构和工作原理进行进行简要介绍的基础上,根据电机统一理论和矢量控制算法,建立了系统的数学模型,使用空间电压矢量(SVPWM)方法对其进行转子磁场定向控制。参与开发设计永磁同步电动机的硬件系统和软件控制方案。
2.研究永磁同步电动机伺服驱动装置电流环、速度环、位置环的关键信号采集及处理。通过对三种不同的电流采集方案的比较,确定采用霍尔电流传感器为主要检测元件的电流检测方案。转子位置信号由光电编码器检测,速度、位置信号也可以由此进行运算获得。位置信号也可以由光栅尺直接测量。针对伺服系统中光电编码器、光栅尺脉冲信号受到严重干扰,利用现场可编程逻辑器件(FPGA)开发设计了基于合法信号认知的脉冲信号处理模块。
3.在对OSI模型和国际主流几种串行现场总线分析、研究和述评的基础上,结合本项目情况,设计了的高速串行通讯协议(HSSB)协议,包括其通讯周期、层次结构、物理层原理和数据链路层原理等。最后利用FPGA实现了HSSB协议中的物理层、数据链络层协议。
4.在介绍系统的测试平台的基础上进行了相关实验研究。实验表明永磁同步电动机伺服驱动装置样机运行的动、静态指标达到设计要求。HSSB的物理层、数据链路层设计实现了点对点通讯高实时、高可靠光纤通信。