ВВЕДЕНИЕ 6
1 Сервопривод на базе электродвигателя 8
1.1 Электрические машины в сервоприводе 9
1.2 Синхронный двигатель с постоянными магнитами 12
1.3 Постановка задачи 19
2 Обзор современных методов управления СДПМ 20
2.1 Принципы векторного управления синхронным двигателем
с постоянными магнитами 24
2.2 Векторное управление асинхронным двигателем 28
2.3 Векторное управление синхронным двигателем 30
3 Разработка системы управления 32
3.1 Синхронный двигатель с постоянными магнитами 33
3.2 Силовая плата с модулем PM30CSJ060 34
3.3 Плата с микроконтроллером 35
3.4 Датчики тока 36
3.5 Датчик положения ротора 38
3.6 Программирование преобразований Парка и Кларк 39
3.7 Описание программы 45
3.8 Результаты разработки 47
4 Безопасность жизнедеятельности 49
5 Технико-экономическое обоснование проекта 54
5.1 Расчет затрат на основное оборудование и программное
обеспечение 54
5.2 Расчет фонда заработной платы разработчикам 56
5.3 Затраты на электроэнергию 59
5.4 Затраты на амортизацию оборудования 59
5.5 Расходы на аренду помещения 60
5.6 Смета затрат 61
5.7 Выводы по разделу 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
На современном уровне автоматизация систем управления производством представляет собой многоуровневую схему взаимодействия людей и машин на основе систем автоматического сбора данных и сложных вычислительных комплексов, которые неустанно совершенствуются.
Технический прогресс и конкуренция приводят к постоянному росту производительности и повышению степени автоматизации технологического оборудования. Уровень автоматизации производственных процессов, производительность труда и качество выпускаемой продукции определяется силовой электровооруженностью труда, основу которой составляют регулируемые электрические машины (ЭМ). При этом возрастают требования, предъявляемые к регулируемым электроприводам, по таким параметрам, как диапазон регулирования частоты вращения, точность позиционирования и перегрузочная способность.
Для обеспечения предъявляемых требований разработаны высокотехнологичные устройства современного электропривода - сервоприводы. Это такие системы привода, которые в широком диапазоне регулирования скорости гарантируют высокоточные процессы движения и реализуют их хорошую повторяемость. Сервоприводы являются наиболее высокотехнологичной ступенью электропривода.
Прогресс в электронике и появление новых электротехнических материалов изменили ситуацию в области сервоприводной техники. Последние достижения позволяют компенсировать сложность управления приводом переменного тока с помощью современных микроконтроллеров и быстродействующих высоковольтных силовых транзисторов. Постоянные магниты, изготовленные из сплавов неодим-железо- бор и самарий-кобальт, благодаря их высокой энергоемкости, существенно улучшили характеристики синхронных двигателей с магнитами на роторе при одновременном снижении массогабаритных показателей. В итоге улучшились динамические характеристики привода при снижении его габаритов.
В общем случае сервопривод - представляет собой подвижную систему с обратной связью, позволяющей точно управлять перемещением и задавать требуемый алгоритм движения. Перемещение в составе сервопривода может обеспечивать любая силовая машина.
Главные части сервопривода - это его двигатель, элементы управления и передача. Кроме того, в нем есть также более мелкие и периферийные устройства - блокировка, сигнализация, система включения/выключения, элементы обратной связи.
В данной работе были решены следующие задачи:
- рассмотрены различные электрические машины с точки зрения их применения в сервоприводе;
- выбран синхронный двигатель с постоянными магнитами как оптимальное решение для сервопривода станков, роботов и других точных машин;
- выбран метод управления СДПМ;
- изучено векторное управление СДПМ;
- разработано ПО микроконтроллера реализующее векторное управление;
- исследована работа полученной системы.
Последовательное выполнение поставленных задач позволило разработать сервопривод на основе синхронного привода.
Оптимальным методом управления выбрано векторное управление СДПМ, написанная программа позволяет задавать желаемую скорость и коэффициенты регуляторов для желаемого переходного процесса. Помимо этого, обеспечен вывод некоторых характеристик по UART, которые можно отслеживать в реальном времени с помощью программы в приложении Б для Matlab.
Таким образом, полученные результаты подтверждают работоспособность системы векторного управления СДПМ, а также выполнение требований Задания на ВКР. Дальнейшее направление работы по теме ВКР может быть связано с разработкой алгоритмов управления по заданию угла поворота, а также его удержание. Кроме того, остались открытыми вопросы, связанные с повышением качества переходного процесса.
