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1、国内图书分类号： r P 2 3 国际图书分类号：6 2 1 3 密级：公开 西南交通大学 研究生学位论文 年 姓名陵型! 笪 专 二零一二年五月 一苓一一，平丑月 C l a s s i f i e dI n d e x ：T P 2 3 U D C ：6 2 1 3 S o u t h w e s tJ i a o t o n gU n i v e r s i t y M a s t e rD e g r e eT h e s i s D ESI G NA N DR E A L I Z A T I O NO F I N D U S T R I A LS E W I N GM A C H E
2、S E R V O C O N T R O LS Y S T E MB A S E DO NDS P G r a d e ：2 0 0 9 C a n d i d a t e ：C h e nX i a o - f e n g A c a d e m i cD e g r e eA p p l i e df o r ：M a s t e rD e g r e e S p e c i a l i t y ：I n s p e c t i o n T e c h n o l o g ya n dA u t o m a t i c E q u i p m e n t S u p e r v i s
3、o r ：P r o f Z h a n gG e x i a n g M a y , 2 0 1 2 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西 南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密既使用本授权书。 ( 请在以上方框内打”) 蒜躲艏咩 日期：wlz - f 夕 酋4 了 哆匆 正 蛾 订 总 h 签
4、吖 稚 作 玑 蚶 瑚 滟 日 位# 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1 建立直流无刷电机的仿真模型，仿真结果表明模型建立的正确性。建立直流无 刷电机闭环控制系统仿真模型，仿真结果表明积分分离P I D 在性能优于P I D 算法。 2 设计了工业缝纫机伺服控制系统的硬件系统，硬件电路设计主要包括主控电路、 功率驱动电路、按键显示电路，完成电路图和P C B 设计，焊接整个硬件系统，最后， 调试整个硬件系统。 3 设计了工业缝纫机伺服控制系统的软件，软件包括：初始化模块、按键显示模 块、调速模块、故障处理模块，编写调试了整个软件。
5、4 完成了工业缝纫机伺服控制系统性能测试，测试的内容包括：调速稳定性测试、 启动性能测试、制动性能测试，测试结果表明系统能够达到技术指标要求。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名：P 步了彳辛 J1 日期：仞7 9 、7 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 服装业的发展对缝制质量提出了更高的要求。传统工业缝纫机控制系统是离
6、合器 伺服控制系统，调速性能比较差、静态特性比较差、体积比较大。它的缝纫质量已经 不能满足要求。数字式工业缝纫机具有制动启动快，调速范围广，定位精确等特点， 能够有效的提高缝纫质量。数字式工业缝纫机技术的核心是缝纫机伺服控制系统的设 计与实现。为了适应市场的发展要求，论文设计了数字式工业缝纫机伺服控制系统， 主要完成了以下几方面工作： ( 1 ) 分析了直流无刷电机的工作原理和数学模型，在M A T L A B 中建立直流无刷 电机的仿真模型，仿真结果验证模型建立的正确性。利用P I D 和积分分离P I D 算法做 了闭环系统的仿真，仿真结果说明积分分离P I D 算法具有更好的动态静态特性
7、。 ( 2 ) 完成了工业缝纫机控制系统的软件和硬件设计与实现。硬件电路设计主要包 括主控电路、功率驱动电路、按键显示电路。论文选择了微芯公司的D S P I C 作为系统 的主控芯片，根据系统的技术指标设计主控芯片外围电路。论文选择三相全控桥作为 功率逆变主电路，选择I R 2 1 0 1 作为逆变桥的驱动芯片，设计了逆变驱动电路，论文设 计了基于T N Y 2 6 7 的2 路输出开关电源，分别为主控电路和逆变电路芯片供电。论文 选择L C D l 6 0 2 液晶显示器来显示电机的运行状态。最后进行了系统硬件的抗干扰设计 和硬件的实现。 ( 3 ) 完成了系统软件的设计，软件部分包括初始
8、化模块、按键显示模块、调速模 块、故障处理模块。初始化模块包括寄存器初始化、A D 初始化、P W M 初始化等。按 键显示模块包括按键处理程序和L C D 显示程序。调速模块包括速度采样程序、速度调 节程序。故障处理模块包括过电流等异常信号的处理。最后，对系统软件进行抗干扰 设计和软件的调试。 ( 4 ) 对工业缝纫机伺服系统的相关技术指标进行测试，包括系统调速稳定性能、 起动性能和制动性能测试。在不同速度下测试系统功能，测试结果表明：系统能够达 到设计的指标。 论文是企业项目：“节能型工业缝纫机驱动和控制系统研究开发( 项目编号： R 0 5 4 3 2 1 1 0 4 0 1 0 1 3
9、 3 ) 的主要内容。 关键字：工业缝纫机；伺服控制；直流无刷电动机；P I D 控制 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 I 页 A b s t r a c t D e v e l o p m e n to ft h eg a r m e n ti n d u s t r yp u tf o r w a r dh i g h e rr e q u e s tt ot h em a c h i n ei n s e w i n gq u a l i t y T r a d i t i o n a li n d u s t r i a ls e w i n gm a c h i n e sc o
10、 n t r o ls y s t e mi sc l u t c hm o t o rs c r v o c o n t r o ls y s t e m ，s p e e dp e r f o r m a n c ei sr e l a t i v e l yp o o r ，t h es t a t i cc h a r a c t e r i s t i c sa r er e l a t i v e l y p o o r ，r e l a t i v e l yl a r g es i z e D i g i t a li n d u s t r i a ls e w i n gm
11、 a c h i n eb r a k i n g s t a r tf a s t ，w i d er a n g eo f s p e e dr e g u l a t i o n , a c c u r a t el o c a t i o n , i tC a ni m p r o v es e w i n gq u a l i t y T h ec o r eo ft h ed i g i t a l i n d u s t r i a ls e w i n gm a c h i n ei ss e w i n gm a c h i n eS e l V Oc o n t r o l
12、s y s t e m I no r d e rt oa d a p tt ot h e r e q u i r e m e n t so fm a r k e td e v e l o p m e n t , I nt h i sp a p e r ，ad i g i t a li n d u s t r i a ls e w i n gs e r v oc o n t r o l s y s t e mi sd e s i g n e d ，t h em a i nw o r k i nt h i sp a p e ri n c l u d e s ： ( 1 ) W o r k i n
13、gp r i n c i p l ea n d m a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h e b r u s h l e s sD Cm o t o ra r e a n a l y s i s e d B r u s h l e s sD Cm o t o rs i m u l a t i o nm o d e li nM A T L A Bi se s t a b l i s h e d ，s i m u l a t i o n r e s u l t ss h o wt h a tt h em o d e li sc o r r e c t e d I
14、 na d d i t i o n ，S i m u l a t i o nd i a g r a mo ft h ec l o s e d l o o p c o n t r o ls y s t e mi se s t a b l i s h e d B r u s h l e s sD Cm o t o rc l o s e d - l o o pc o n t r o ls y s t e mi ss i m u l a t e d ， P I Da n di n t e g r a ls e p a r a t i o nP I Dc o n t r o la l g o r i t
15、 h ma r eu s e d S i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h e i n t e g r a ls e p a r a t eP I Da l g o r i t h mh a sb e t t e rs p e e dt r a c k i n gc h a r a c t e r i s t i c s ( 2 ) I n d u s t r i a ls e w i n gm a c h i n ec o n t r o ls y s t e mh a r d w a r ei sd e s i g n e da n
16、 dr e a l i z e d T h e h a r d w a r ec i r c u i td e s i g ni n c l u d e s t h em a i nc o n t r o lc i r c u i t ，d r i v ec i r c u i Lk e y b o a r da n dd i s p l a y c i r c u i t T h es o f t w a r ep a r ti n c l u d e s ：t h ei n i t i a l i z a t i o nm o d u l e ，t h ek e yd i s p l a ym o d u l e ，t h e s p e e dc o n t r o lm o d u l e ，t h ef a u l tp r o c e s s i n gm o d u l e I nt h i sp a p e r , D S P I Ca sm a i nc h i p
