带EtherCAT接口功能的低压伺服驱动器设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

自2013年4月在汉诺威工业博览会上正式推出以来，工业4.0迅速成为德国的另一个标签，并在全球范围内引发了新一轮的工业转型竞赛。我国提出的“中国制造2025”的本质和工业4.0是一致的，都指向一个核心，智能制造。由智能制造再延伸到具体的工厂而言，就是智能工厂。智能制造、智能工厂是工业4.0的两大目标。对于中国目前而言，要实现智能工厂的目标我们必须解决的一个问题就是：用于电动机精确控制的伺服驱动技术。伺服驱动技术在工业控制化领域占据着举足轻重的地位，它广泛应用在加工机械、fa机械、医疗机械、机器人、纺织机械等领域。伺服驱动器直接决定了伺服系统（也称随动系统）的性能，包括稳态性能和动态性能。高性能的伺服驱动器可以显著提高工业生产效率和降低生产成本。

并且随着控制科学、计算机网络及通信技术的不断发展和交叉渗透，控制系统的结构越来越复杂，空间分布越来越广，传统的高速脉冲或者模拟量控制伺服驱动器的方法已经不能满足要求，各个控制单元必须相互交换信息或者一个控制单元需要对多个驱动器进行实时控制，网络化控制是电机控制的必然发展方向。实现网络化控制离不开现场总线，典型的现场总线有can，profibus，ff总线等。但是由德国倍福公司提出的ethercat高性能现场总线比传统的现场总线要快好几个数量级，具有成本低，组网灵活，使用方便的优点。由以上分析，本课题的题目是设计一款具有ethercat通讯接口功能的低压伺服驱动器，从工业生产中的实际需求出发，设计出的伺服驱动器可用于要求具有ethercat从站的电机控制设备中。

伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程。电气伺服系统的发展则经历了从直流有刷伺服驱动、直流无刷伺服驱动到永磁同步交流无刷伺服驱动三个阶段。伺服驱动器的控制方案从早期的模拟控制系统发展到现代的基于dsp控制的全数字控制系统。目前随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺的成熟与完善，其功率日益提升，性价比也越来越高。特别是随着我国制造业的转型，升级，对加工设备提出了高速度、高精度、高效率的要求，伺服驱动的应用也越来越广泛。但是在全球范围内来看，国外的伺服在性能指标方面要远远领先于国内，可以说伺服系统发展的成熟度很高。而国内仅在近几年才开始大力发展全数字化的伺服系统，并加紧对高性能交流永磁伺服系统的研究，在伺服系统的智能化、网络化领域也开始有研究，但总的来说伺服系统的性能指标不高，与国外技术水平差距较大。

2. 研究的基本内容与方案

设计任务：

（1）了解低压伺服驱动器的应用领域和性能要求；

（2）掌握伺服电机驱动器硬件的组成和工作原理；

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 谭建成. 永磁无刷直流电机技术.北京: 机械工业出版社，2011.3

[2] 洪乃刚. 电力电子、电机控制系统的建模和仿真.机械工业出版社.2010.2

[3] 陈坚，康勇.电力电子学：电力电子变换和控制技术.北京：高等教育出版社.2011.6