题目：交流永磁同步电机伺服系统研究

伺服技术是机电一体化技术的重要组成部分，也是机器人关键技术之一。随着电力电子技术、微型计算机技术、稀土永磁材料和控制理论的飞速发展，永磁同步电机正在逐步取代直流电机、步进电机而成为伺服驱动的发展方向，同时，机器人对伺服驱动系统也提出了越来越高的要求，因此，研制高性能、高可靠性的交流永磁同步电机伺服系统有着重要的现实意义。本文在讨论了永磁同步电机的数学模型和矢量控制方法，并分析了空间电压矢量技术之后，给出了面向机器人驱动的永磁同步电机伺服系统的软硬件设计，并进行了实现。论文介绍了以数字信号处理器（DSP）TMS320LF2407A为核心的硬件结构，对电流信号检测电路、转子位置和速度检测电路、系统主电路及其保护电路等设计作了详细的阐述。该伺服系统中的永磁同步电机采用 的矢量控制策略，由软件程序实现。论文还分析了比例积分调节器的设计和定点DSP作浮点运算时使用的Q格式，并具体讨论了电机启动、矢量控制、电压空间矢量及故障保护停机的软件实现方法。实验结果表明，采用 的矢量控制策略实现了对永磁同步电机的解耦控制，并使系统具有较好的稳定和动态性能。此外，本文在讨论了线性霍尔传感器的特点后，提出了一种利用线性霍尔传感器检测永磁同步电机转子位置的算法，并给出了证明和仿真验证结果。为了提高检测算法的实时性，在现场可编程门阵列（FPGA）EP1K50QC208中实现了检测算法的硬件电路。实验结果表明，检测算法的硬件电路具有较高的检测精度。