交流永磁同步电机(PMSM)具有气隙磁密高、转矩脉动小、转矩/惯量比大、效率高、结构简单等优点,在要求高控制精度和高可靠性的场合,如航空航天、数控机床、雷达与各种军用武器跟随系统以及机器人等方面获得了广泛的应用,在现代交流电机中也占有举足轻重的地位。 滑模变结构控制的滑动模态可以进行设计,对系统参数变化和负载扰动不敏感,具有鲁棒性好、响应速度快及容易实现等优点。因此将滑模变结构控制应用于交流永磁同步电机伺服系统的控制中,有望设计出高品质的控制策略。因而,本文研究滑模变结构控制在永磁同步电机控制中的应用。同时在此基础上设计了多轴运动控制系统的软硬件,适用于数控机床和机器人等智能化工业设备。 本文首先在分析永磁同步电机数学模型的基础上,结合矢量控制技术,推导了PMSM在d-q坐标系上的线性解耦状态方程。接着通过对滑模变结构控制原理、特性、抖振产生原因及削弱方法的分析,给出了一种用于交流永磁同步电机速度位置增量运动控制的多段切换函数的滑模控制器。对其进行仿真,通过仿真曲线分析了该控制器的控制效果以及控制器参数对系统性能的影响。仿真结果表明该控制器,对负载扰动和系统参数变化有很强的鲁棒性,并符合预先所设计的梯形速度曲线,取得了期望的控制效果。 最后在PMSM滑模变结构控制的基础上,进行了DSP的多轴运动控制系统的软硬件设计。根据开放式运动控制的要求,以数字信号处理器(DSP)为核心,通过FPGA进行功能扩展,应用USB总线,设计了多轴运动控制系统,给出了该系统的功能,硬件结构和软件设计方法。该系统在功能方面实现了四个伺服电机的三闭环控制,具有开放性,高速性,实时性和模块化等特点,适用于机器人,数控机床等先进智能装备。