DSP-直流电机要点

下载后可任意编辑 DSP技术应用综合训练 课程报告 xx — xx 学年 第 xx 学期 课题名称 基于TMS320F2812 直流电机控制系统 姓 名 xxx 学 号 xxxxxxxxx 班 级 xxxxxxx 成 绩 基于TMS320F2812无刷直流电机控制系统 【摘要】:无刷直流电机（Brushless Dirrent Motor BLDCM）时随着电机控制技术、电力电子技术、微电子技术的进展和新型永磁材料的进步而出现的一种新型电机。无刷直流电机时多变量非线性受控对象，传统控制方法难以对其精确控制。本文基于粒子群算法的模糊控制策略，对模糊控制器参数进行优化，并进行了PID控制、模糊控制、基于粒子群算法模糊控制的调速系统实验，对各种方法下的系统响应性能进行比较和分析。实验表明，该系统结构简单紧凑，控制精度高，具有良好的静态和动态性能。 【关键词】：TMS320F2812 , 数字信号处理器，串行通信 【Abstract】: Brushless DC motor(BLDCM) is a new type of motor which is develop on base of DC motor due to the advancement of the power electronics , motor control technology , microprocessor and the appearance of new type of permanent materials.BLDCM is a multi-variable and non-linear system.Fuzzy control has been used in the field of the BLDCM control.However,the design and tuning of the fuzzy controller are notsatisfied . And then the speed control perance of speed control PID controller , fuzzy controller , base on PSO controller were compared and analyzed . Experimental results show that the system has a simple and compact structure，high control precision and good dynamic and static characteristics. 【Key words】: DSP TMS320F2812 ,Digital Signal Processor , Serial Communication 引言 无刷直流电动机从上世纪70年代末开始引起了从事电机及驱动系统学者的重视。电机的驱动控制结构有很多形式，近年来国外学者多集中于对直流电机的转矩波动及其控制问题上进行讨论。以单片机为核心组成的数字控制电路调速控制能力强，但只能实现系统的外环数字控制，而DSP则可以实现全数字化的控制。无刷直流电机利用电子换向器取代了传统直流电机中的机械电刷和机械换向器，因此不仅保留了直流电动机运行效率高和调速性能好等优点，又具有沟通电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点。由于不受机械换向限制，易于做到大容量、高转速，目前在航天、军工、数控、冶金、医疗器械等领域已得到大量应用。 TMSF2812 DSP是TI公司新推出的基于TMS320C2xx内核的定点数字信号处理器。器件上集成了多种先进的外设，具有灵活、可靠的控制和通信模块,完全可以采纳单芯片实现电机控制系统的控制和通信功能，使得电机控制系统简单化、模块化，为电机及其他运动控制领域应用的实现提供了良好的平台。本文设计和实现了基于TI公司TMS320F2812 DSP芯片的无刷直流电机控制系统，整个系统结构紧凑，功能完善。 1.课题要求 本文主要讨论基于DSP的直流电机控制系统，通过控制算法和调速方法的分析，利用电机调速、DSP芯片控制、上位机通信等的基本原理及相关知识，实现对电机的速度控制。可以实现以下功能: 1.能够完成电机启动、停止； 2.能够完成正、反转； 3.在完成以上功能的基础上实现电机的加速与减速。 2． 硬件设计 2.1 系统硬件设计 系统的硬件框图如图1所示，可以看出基本上包括一个以TMS320F2812 DSP为核心的DSP控制板，一块配套的功率驱动板和一台无刷直流电机。本系统设计控制的无刷直流电机采纳霍尔元件作为位置反馈机制，从反馈的脉冲信号中获得位置信息和转速情况。控制核心DSP根据采集到的实际转速，修正控制转速，实现系统对电机转速的闭环控制。此外，系统从电机的驱动器件IGBT处获得电流信息。通过综合这三个信息，使得整个电机调速系统安全、稳定、可靠地工作。 图1 系统硬件框图 2.2 部分硬件设计 整个系统由控制、驱动、显示及电源四部分组成， 结构框图如下图所示： 2.2.1控制部分硬件设计 控制板部分以TMS320F2812为核心，加上一部格外围电路及接口构成。实现的主要功能是控制指令的接收和执行，速度信号的接收和计算处理，电流采样信号接收和转换，速度闭环和电流闭环控制算法的执行等。 对电机的控制主要使用F2812片上的两个电机控制专用外设——EVA和EVB。利用通用定时器T1配合PWM发生器来产生驱动功率器件所需的六路 PWM信号，通过GPIO接口将三路电机霍尔传感器信号输入捕获单元，从而猎取三个转子的位置，进而控制电机的换相和进行电机转速的计算。两个12位AD 模块对相电流信号Iphase和输入的速度调节电压信号Vref进行转换和存储，分别作为电流环的反馈信号和速度环的参考信号。通过片上的通用输入输出接口（GPIO），实现与功率驱动部分的连接，输出启动停止信号，正反转信号，紧急制动信号等，同时接收输入的保护信号，故障信号等。通过片上的SCI模块实现与计算机的通信，接收上位机的控制指令。 控制部分硬件结构如图2所示。 图2 控制板电路框图 2.2.2 功率驱动部分硬件设计 功率驱动部分的硬件电路，主要由前置驱动芯片和六个功率MOSEFET管组成，实现对控制部分传送过来的换信任息的处理和PWM信号的隔离放大，控制功率MOSFET管的导通和关断，以此来控制电机的工作状态和速度。除此之外，还有电源电路，电流检测电路，过流保护和紧急制