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超声波振动筛驱动电机控制系统研究

发布者:东源机械 发布日期:2013-06-26

尽管超声波振动筛已经广泛应用于选矿、制药、粮食等室内环境,其产量也在逐年递增,但是国内针对超声波振动筛的研究并没用广泛展开,尤其是针对转向控制系统的研究,还多集中在汽车领域。本论文结合浙江省科技计划项目“基于 CAN 总线的超声波振动筛控制系统开发”,对超声波振动筛转向驱动电机控制系统进行了研究,设计了一种基于模糊 PI 算法的电机控制器。论文所做的主要工作包括以下几个部分:

1.查阅文献资料,进行调研,分析超声波振动筛转向系统及无刷直流电机控制技术的发展及研究现状。

2.设计超声波振动筛的转向电机控制系统的控制方案。系统采用双闭环控制,外环为速度环,主要起抗负载扰动和稳定转速的作用;内环为电流环,主要起稳定电流和抗电压波动的作用。采用三相全桥驱动电路 PWM 调速方法控制无刷直流电机,电机内部的霍尔位置传感器检测转子位置,利用霍位置信号计算电机转速,外接一个旁路采用电阻完成对相电流的采集。

3.分析超声波振动筛的无刷直流电机的数学模型,推导出电机的传递函数和状态方程。根据数学模型,利用工具建立电机控制系统的仿真模型;引入模糊控制理论,设计了模糊自适应 PI 控制器用于系统的速度调节。仿真结果表明所建立的电机仿真模型符合理论分析,模糊自适应 PI 控制算法优于传统的 PI 算法。

4.设计了超声波振动筛的转向电机控制系统的软硬件。硬件部分采用生产的具有电机控制PWM模块的dsPIC30F3010为系统主控芯片,IR企业的IR2101作为栅极驱动器。本论文设计制作的电机控制器主要包括主控芯片外围电路、电机驱动电路、相电流检测电路和绕组位置检查电路等部分。App部分成了系统控制程序的编写,探讨了模糊 PI 算法的App实现。

5.设计制作了超声波振动筛的模拟转向实验台,利用所设计的控制系统软硬件搭建模拟转向系统并进行相关的试验研究。试验结果表明本论文设计的控制系统能够满足超调量小,响应速度快的控制要求,所设计的超声波振动筛的模糊 PI 算法控制效果优于传统的PI算法。

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