基于AVR单片机的随动系统位置控制器设计(5)
减少为一路电源。新型电子器件的不断涌现，也促进了伺服单元的高度集成化。例如，采用
线性光耦实现电机电流采样比 Hall 零磁通电流传感器具有更小的体积和重量 , 现已成功应用
于交流伺服系统产品中 ( 如华科大生产的交流伺服单元 ) 。
4 、通讯网络化
在国外,以工业局域网技术为基础的工厂自动化工程技术近十几年来取得了长足的发展 ，
并显示出良好的发展势头。为适应这一发展趋势，最新的伺服系统都配置了标准的串行通讯
接口 ( 如 RS-232C 、 RS- 422 接口等 ) 和专用的局域网接口，这些接口的设置，显著增强了伺服
单元与其他设备间的互联能力。以 CNC 系统为例，只需一根电缆或光缆，就可以将数台甚至
数十台伺服单元与上位计算机连接成整个数控加工系统 。 近年来,现场总线通讯方式 ( 如 CAN 、
SERCOS 总线等 ) 已出现在交流伺服系统中，进一步加快了各设备之间的通讯速率与可靠性 。 值
得注意的是，近年来进口交流伺服系统都匹配了完善的串行通讯接口和运行软件，而国内交
流伺服产品尚存在较大差距。
1.3.3 基于单片机的随动系统组成
一个典型的全数字交流随动系统通常由被控对象、伺服电机、减速器、功率驱动模块、
控制器以及测量与反馈模块等组成。除了上述部分外，一个完整的全数字随动系统还包括电
源模块 、 I/O 接口模块 、 通信接口模块等部分,各种控制策略和算法均由单片机控制器来实现 ，
随动系统的设计主要是围绕单片机控制器来进行 。
1.4 1.4 1.4 1.4 本论文研究的主要内容 本论文研究的主要内容 本论文研究的主要内容 本论文研究的主要内容
1 、 考虑到火箭武器的高精度 、 高性能的要求,提出将交流永磁同步电动机应用于火箭武
器位置伺服系统设计。同时，为了对交流伺服系统进行动态分析和设计，推导出各环节的状
态方程或传递函数，建立起系统各环节的数学模型，对火箭武器永磁同步伺服系统进行了数本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 3 7 页
学建模，并研究了矢量控制策略，重点研究了直轴电枢电流为 0 （ 0 = sd i ）的控制策略。
2 、研究随动系统经典 PID 控制，具体内容有电流环 PI 综合设计、速度环 PI 综合设计 、
位置环 P 综合设计。
3 、 基于火箭武器高速 、 高精 、 高性能的要求,提出将 AVR 单片机应用于火箭武器伺服系
统设计，对位置伺服系统进行了软硬设计。
4 、为了实现伺服控制系统的性能，进行了随动系统的软件设计。
5 、 对交流随动系统进行了样机实验,并对随动系统进行了阶跃调转 、 等速跟踪及正弦跟
踪实验研究。本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 3 7 页
2 2 2 2 系统的组成与工作原理 系统的组成与工作原理 系统的组成与工作原理 系统的组成与工作原理
本章主要介绍了系统的总体结构图，永磁同步电机和控制策略。
图 2 .1 系统的总体结构图
2.1 2.1 2.1 2.1 永磁同步电机（ 永磁同步电机（ 永磁同步电机（ 永磁同步电机（ PMSM PMSM PMSM PMSM ）的结构与工作原理 ）的结构与工作原理 ）的结构与工作原理 ）的结构与工作原理 [8-12] [8-12] [8-12] [8-12]
2.1.1 PMSM 的结构
永磁同步电机用永磁体代替了电励磁，从而省去了励磁线圈、滑环与电刷，其定子电流
与绕线式同步电机基本相同，输入为对称正弦交流电，故称为交流永磁同步电机。
构成：定子和转子。
定子主要包括电枢铁心和三相对称电枢绕组 ，绕组嵌放在铁心的槽中；