to 基于DSP2812的直流电机控制设计
基于DSP的直流电机控制系统设计_本科毕业论文
基于DSP的直流电机控制系统设计摘要:直流电机由于励磁磁场和电枢磁场完全解耦,可以独立控制,因此具备良好的调速性能,出力大、调速范围宽和易于控制,广泛应用于电力拖动系统中。
而随着对电机控制要求的不断提高,普通的单片机越来越不能满足对电机控制的要求,DSP技术的发展正好为先进控制理论以及复杂控制算法的实现提供了有力的支持。
本设计采用美国TI公司专门为电机数字化控制设计的16位定点DSP控制器TMS320LF2407作为微控制器。
该芯片集DSP信号高速处理能力及适用于电机控制优化的外围电路于一体,可以为高性能传动控制技术提供可靠高效的信号处理与控制硬件。
电机的控制系统是由检测装置、主控制器、功率驱动器以及上位机组成,其中DSP控制器是电机控制系统的关键部分,负责对电机的反馈信号进行处理并输出控制信号来控制电机的转动。
关键词:直流电机;DSP;PID控制器;PWMThe Design of DC Motor Control System Based on DSPAbstract:The DC motor armature magnetic field and the excitation completely decoupled, it can be independently controlled, so it has a good speed performance, contribute to a large power, widely speed range, and easy to control, so it is widely used in electric drive systems. With the motor control required for continuous improvement, common single MCU can't meet requirements of the motor control well, DSP technology just for the advanced control theory and complex control algorithm implementation provides a strong support.This design uses the American TI company specially for motor control design of digital 16 fixed-point DSP controller TMS320LF2407 as the controller. The chip set DSP signal the high processing capacity and used in motor control optimization the periphery of the circuit in a body, high performance driving control technology to provide reliable and efficient signal processing and control hardware. Motor control system is composed of detection devices, the main controller, power driver and PC componen ts, which DSP controller is a key part of the motor control system , responsible for the motor feedback signal processing and output control sig n al to control the rotation of the motor.Keywords:DC motor, DSP, PID controller, PWM目录第1章绪论 (1)1.1 课题概述 (1)1.1.1 课题研究的背景 (1)1.1.2 课题研究的目的及意义 (2)1.2 课题研究的现状 (2)1.3 课题研究的内容 (5)第2章系统总体设计 (6)2.1 系统的组成 (6)2. 2 DSP芯片选择 (6)2.3 TMS320LF2407 DSP 控制器介绍 (7)2.4 硬件方案论证 (10)2.4.1 测速传感器的选择 (10)2.4.2 功率驱动单元方案论证 (11)2.4.3 键盘显示方案论证 (11)2.4.4 PWM实现方案论证 (12)2.5 本章小节 (12)第3章系统硬件设计 (13)3.1 电源电路的设计 (13)3.2 功率驱动单元的设计 (13)3.2.1 PWM调速原理 (14)3.2.2 电机驱动电路 (15)3.3 速度检测单元的设计 (16)3.3.1 速度检测的方法 (16)3.3.2 速度检测电路设计 (17)3.4 按键控制单元的设计 (18)3.5 显示单元的设计 (20)3.5.1 1602液晶介绍 (20)3.5.2 显示单元接口电路设计 (20)3.6 通信单元的设计 (21)3.7 本章小节 (22)第4章系统软件设计 (23)4.1 主程序的设计 (23)4.1.1 主程序 (23)4.1.2 初始化子程序 (24)4.1.3 显示程序 (24)4.2 中断服务程序的设计 (24)4.2.1 PWM波发生程序 (25)4.2.2 捕获中断程序 (27)4.3 PID控制算法 (28)4.3.1 PID控制原理 (29)4.3.2 系统PID控制 (29)4.4 本章小节 (31)第5章系统总体调试 (32)5.1 调试准备 (32)5.2 系统调试 (32)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
基于TMS2812直流电机设计 (2)
基于TMS320F2812的直流电动机控制专业:电气092班学号:7022809072 学生姓名:黄志鹏指导教师:涂剑鹏郑国东摘要直流电机是最常见的一种电机,与交流电机相比,直流电机结构复杂,成本低,运行维护困难但是直流电机具有良好的调速性能、较大的起动转知和过载能力强等许多优点。
本文是对直流电机PWM调速器设计的研究,主要实现对电机的控制。
利用DSP芯片实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作,并实现电路的仿真。
TMS320F2812是控制电路的核心,为一款最新的电机控制专用DSP芯片,它是使用32位内核的DSP,运行速度可达150MIPS,实时处理能力强,能应用于很多复杂的控制算法设计的整个控制系统,在硬件结构上采用了大量的集成电路模块,大大简化了硬件电路,提高了系统的稳定性和可靠性,使整个系统的性能得到提高。
为实现系统的微机控制,在设计中,将DSP作为整个控制系统的控制电路的核心部分,配以各种显示、驱动模块,实现对电动机转速参数的显示和测量;由命令输入模块、光电隔离模块及H型驱动模块组成。
关键词:直流电机;PWM调速;TMS320F2812;正反转控制目录第一章概述 (4)1.1工程训练的目的 (4)1.2工程训练的要求 (4)第二章方案的选择与确定 (5)2.1 设计思路 (5)2.2 基本原理 (5)2.3 总体设计框图 (5)第三章直流电机单元电路设计与分析 (7)3.1 总电路图 (7)3.2 总电路功能介绍 (7)3.3 直流电机驱动模块 (8)3.4 直流电机的中断键盘控制模块........................ 错误!未定义书签。
第四章软件设计.. (12)4.1 软件流程图 (12)4.2 源程序设计 (12)第五章 PCB绘制与电路板制作 (14)5.1 PCB板的制作流程图 (14)5.2 生成PCB图及制版 (14)第六章功能的实现与测试报告...................... 错误!未定义书签。
基于DSP的直流电机控制系统设计
摘要近年来,电机控制技术、微电子技术和电力电子技术在快速发展,直流电机由于自身的高性能被大量应用。
直流电机具有结构简单、运行可靠和维护便捷等优点,同时具有输出转矩大、运行效率高的优点,因此在运动控制领域取得广泛应用。
尤其在高性能的运动控制系统中,对无刷直流电机性能的要求一直在提高。
在电机本体优化设计、电力电子设备控制跟控制策略等方面对电机性能进行改善,会产生很大的经济效应。
在大量对无刷直流电机控制系统的发展应用文献调研为基础,本文采用TI公司的TMS320F2812芯片为控制核心,控制对象是直流电机,研究基于DSP的直流电机控制系统。
本文对电机本体的基本结构和控制算法进行分析,研究如何使电机平稳起动,提高系统的调速性能。
其次,根据电机及DSP芯片的特性,得出无刷直流电机闭环控制系统设计方案,由此对硬件和软件进行设计。
硬件部分主要电路包括电源电路、位置检测电路、驱动电路和保护电路;在软件部分根据控制策略,在开发软件CCS中用C语言编写主程序、初始化程序和中断服务程序等模块。
最后给出实际电机控制系统运行时的实验测试情况,给出了转速的实验波形,设计的控制系统能稳定调速,结果比较理想。
关键词:直流电机;DSP;PIDThe Design Of DC Motor Control System Based On DSPABSTRACTIn recent years, with the rapid development of control technology, microelectronics technology and power electronic technology,DC motor has been widely applied because of it’s high performance. DC motor has advantages of convenient maintenance, reliable operation and simple structure, but also has high torque, higher operating efficiency advantages. So it has a wide range of applications in the field of motion control. Specially, in the high-performance motion control, the requirement of performance of DC motor has being improving.Based on researching vast literatures about the application research of DC motor control system development, this document studies the sensor DC motor using DSP, which use theTMS320F2812 chip as a control core and the DC motor as the object. In this document, the basic structure of motor and control algorithm is studied in order to make the motor smooth starting and improve system performance. Besides, according to the characteristic of motor and DSP chip and system’s requirements, the design scheme of DC motor’s control system has been completed. The hardware part includes power supply circuit, current detection circuit, protection circuit and drive circuit. The software part contains main program, initialization program and interruption program. Finally, experimental research is made on the worktable, and got the rotate speed fluctuation. The control system designed is stable in this paper, and it has good speed adjusting performance and a wide speed range.Key words: DC motor; DSP; PID目录1.1课题研究的意义 (4)1.2直流电机调速国内外研究现状 (4)1.2.1 改进调速方法 (5)1.2.2 提高系统性能的控制算法。
基于TMS320F2812的无刷直流电机控制
基于TMS320F2812的无刷直流电机控制以前一个项目里有一部分是使用2812控制无刷直流电机,这里分享一下软硬件设计和程序代码:1.无刷直流电机的结构和换相原理无刷直流电机的本体在结构上与永磁同步电动机相似,但没有笼型绕组和其他启动装置。
其转子采用永磁材料制成,而定子上有多相电枢绕组,绕组相数分为两相、三相、四相和五相,但应用最多的是三相和四相。
各相绕组分别与外部的电力电子开关电路中相应的功率开关器件连接,位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相连接。
当定子绕组的某一相通电时,该相电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用产生转矩,驱动转子旋转,再由位置传感器将转子位置变换成电信号去控制电力电子开关电路,从而使定子各相绕组按一定次序导通,定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相,这就是直流无刷电动机的换流原理。
由于电力电子开关电路的导通次序是与转子转角同步的,因而起到了机械换相器的换相作用。
基于TMS320F2812的无刷直流电机控制系统结构图如图1所示。
图1中,直流电源通过开关电路相电动机定子绕组供电,位置传感器采用了霍尔传感器,可不断检测转子当前位置,DSP控制器根据当前位置信息来判断哪一相绕组被接通,进而控制开关管的导通与截止,实现电机的换相。
直流无刷电动机控制系统结构图1 图2 电子换相器的工作原理图图图2给出了一个三相无刷直流电机电子换相原理图。
图中符号H1、H2和H3表示三个霍尔位置传感器,它们输出电平信号。
当电机的转子运行到x-u平面的正半周(图中虚线标出的区间),则H1传感器输出高电平。
同理,当电机的转子分别运行到y-v和z-w,平面的正半周(图中虚线标出的区间),则对应的H2和H3分别输出高电平。
由图可见,H1、H2和H3输出高电平的区间是互有重叠的,如果将H1、H2和H3的输出电平组合成一个向量[H1 H2 H3],则可以得到6种有效组合:[001]、[010]、[011]、[100]、[110]和[101],每种组合覆盖整个圆周的1/6(即60°)。
基于TMS320F2812的无刷直流电机控制系统设计
抖音作为一款热门的短视频平台,为品牌提供了广阔的广告传播空间。通过精 准的目标受众定位、创意的内容与形式、多元化的传播渠道以及数据分析与优 化,品牌可以有效地提高广告的传播效果,吸引更多的潜在客户。未来,随着 短视频市场的进一
步发展,短视频广告的潜力将进一步显现,成为广告行业的重要一环。
参考内容
展望未来,无刷直流电机控制系统仍具有广泛的研究空间和发展前景。未来的 研究可以集中在以下几个方面:1)新型控制算法的研究与应用,如神经网络、 滑模控制等;2)系统可靠性和鲁棒性的提高;3)能量回收与节能控制策略的 研究;4)与其他先进技术的结合,如机器学习、物联网等。
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2、短视频与音乐的结合
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无刷直流电机控制系统的重要性 及应用场景
无刷直流电机控制系统在现代化工业生产中发挥着至关重要的作用。这种控制 系统具有高效率、高精度、易于控制等特点,使其在许多领域都得到了广泛的 应用,如机器人、航空航天、电动汽车等。为了满足不同领域的需求,研究无 刷直流电机控制系统的优化方法和提高其性能具有重要意义。
基于TMS320F2812的无刷直 流电机控制系统设计
目录
01 短视频广告的传播策 略分析以抖音为例
03 二、创意内容与形式
基于DSP2812的无刷直流电动机控制及其MATLAB仿真
中 图 分 类 号 :TM3 3
文献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1 6 7 2 — 9 8 7 O ( 2 O 1 3 ) ( 1 — 2 ) 一O 0 5 8 — 0 4
Br u s h l e s s DC Mo t o r Co n t r o l ba s e d o n DS P2 8 1 2 a n d M A耵 . AB S i mu l a t i o n
t h e s y s t e m. K e y WO r d s : DSP 2 8 1 2 ;b r u s h l e s s DC mo t o r ; PI c o n t r o l :S I M ULI NK s i mu l a t i o n
永 磁 无 刷 直 流 电 机是 一 种 新 型 机 电 一体 化 电 分析其数学模型。考虑其理想情况 : 三相绕组完全 机, 近 年来 , 随着 电力 电子器 件及 新型永 磁材 料而迅 对称 , 且在定子内表面均匀连续分布 ; 气隙磁场为方
h a r d wa r e a n d s o f t wa r e p r o g r a mmi n g or f c o n t r o l s y s t e m. I t u s e t h e d u a l c l o s e d -l o o p c o n t r o l o f P I r e v o l v i n g s p e e d a nd
Z H 0U Li y u a n,H AN We n b o. XUE S h u f e i ( C h a n g c h u n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y Th e S c h o o l o f E l e c t r o —O p t i c a l E n g i n e e r i n g ,C h ng a c h u n 1 3 0 0 2 2 ) A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,i t a d o p t DS P 2 8 1 2 a s c o n t r o l l e r f o r b r u s h l e s s d i r e c t c u r r e n t( D C)mo t o r nd a c a r r y t h r o u g h t h e
基于DSP的无刷直流电动机控制系统的设计
基于DSP的无刷直流电动机控制系统的设计摘要:随着计算机技术、电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的飞速发展,直流电动机控制系统正逐渐向数字化、智能化方向发展。
在直流电动机控制系统中,传统的模拟系统已经不适应这一趋势的发展。
DSP技术的引入不但解决了这一问题,而且同时大大提高了控制系统的控制精度、实时性和可靠性;提高了系统的效率,大大减轻了工作人员的劳动强度。
论文介绍了采用美国TI公司生产TM$320F2812型DSP芯片的无刷直流电动机控制系统的基本结构和工作原理,并详细介绍了基于DSP技术的无刷直流电动机控制系统的硬件电路及软件设计。
关键词:无刷直流电动机;TMS320F2812;电机控制系统;霍尔传感器;DSP-based Brushless DC Motor Control System Design Abstract With computer technology,power electronics technology,microelectronic technology and mode control theory the rapid development of DC motor control system is gradually to digital,intelligent direction. In DC motor control systems,traditional analog systems are not suited to this trend of development.The introduction of DSP technology will not only solve the problem,but at the same time greatly improve the control systems of control precision,real-time and reliability;improve the efficiency of the system,greatly reduces the labor intensity of staff.This paper introduces the use of the United States produced by TI-based DSP chip TM$320F2812 Brushless DC Motor Control System of the basic structure and working principle and gave details of DSP-based brushless DC motor technology,control system hardware and software design.Key words:brushless DC motor;TM$320F2812;motor control system;Digital signal processor引言过去,直流电动机大多采用电刷和滑环组成的机械整流子进行机械换向,而这种机械换向方式具有噪声大、火花、无线电干扰、寿命短等缺点。
基于TI2812 DSP的无刷直流电动机控制软件设计
三江学院本科毕业设计(论文)题目基于TI2812 DSP的无刷直流电动机控制软件设计电气与自动化工程学院院电气工程及其自动化专业学号 B05071006 学生姓名邢小强指导教师熊田忠起讫日期 2009年2月23日至2009年5月25日设计地点 L422摘要无刷直流电机既具有直流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,还具备交流电机运行效率高、无励磁损耗及调速性能好等诸多优点,现已广泛应用于工业控制的各个领域。
本文在对无刷直流电动机调速系统的发展及应用综述的基础上,介绍了采用DSP芯片对无刷直流电动机进行换向与转速控制的微机控制系统。
文中给出了系统的总体设计方案,分析了无刷直流电机的工作原理、控制电路、驱动电路,提出了软件控制无刷电机的策略。
阐述了软件框架的基本结构以及各个模块的具体设计方法。
文中还对DSP芯片(TMS320F2812)进行了一些介绍。
最后运用实际的硬件平台以及上位机软件(LabVIEW)对无刷直流电动机进行监控,证明了该系统工作良好,达到了预期目标。
关键词:无刷直流电动机,DSP芯片,软件控制AbstractBrushless DC motor with a DC motor is simple in structure, reliable operation, easy maintenance, such as a series of advantages, also has high efficiency AC motor run, no excitation loss and good speed, and many other advantages, has been widely used in various industrial control field.This article in the brushless DC motor speed control system overview of the development and application on the basis of the paper introduces the DSP chip on the exchange of brushless DC motor and speed control to the Microcomputer Control System. In this paper, the overall design of the system program, analysis of the brushless DC motor working principle, control circuit, driver circuit, a software strategy for brushless motor control. Framework set out the basic structure of software modules, as well as the specific design methods. The article also DSP Core (TMS320F2812) to introduce a number.Finally, the use of the actual hardware platform, as well as PC software (LabVIEW) for brushless DC motor control, show that the system is good, reaching the target.Keywords: brushless DC motor, DSP chips, Control Software目录第一章绪论.............................................................................................................................. - 1 -1.1 无刷直流电动机的发展现状..................................................................................... - 1 -1.2 DSP与无刷直流电动机的联系................................................................................. - 2 -1.3 本文研究的内容........................................................................................................ - 3 - 第二章无刷电动机的结构及工作原理.................................................................................. - 4 -2.1无刷直流电动机的结构............................................................................................... - 4 -2.2无刷直流电动机的工作原理....................................................................................... - 4 - 第三章电机控制中的DSP的特点和选择 .............................................................................. - 7 -3.1 TMS320F2812的简介................................................................................................... - 7 -3.2电机控制中的DSP的特点........................................................................................... - 8 -3.3 DSP软件设计特点..................................................................................................... - 10 -3.3.1 DSP开发环境CCS2000 ............................................................................... - 10 -3.3.2 C语言与汇编语言的分析比较 ....................................................................... - 10 - 第四章电机控制中的DSP软件设计 .................................................................................... - 12 -4.1 各模块的程序及说明................................................................................................ - 12 -4.1.1系统时钟的初始化模块................................................................................... - 12 -4.1.2 事件管理器EV的初始化模块....................................................................... - 13 -4.1.3 串行通讯SCI的初始化模块.......................................................................... - 15 -4.1.4 输入捕捉(CAP)中断 ..................................................................................... - 16 -4.1.5定时器T1 ......................................................................................................... - 19 -4.1.6 DSP与上位串口通信协议 .............................................................................. - 20 -4.2 DSP程序的总体框架 .............................................................................................. - 21 - 第五章结论及展望.................................................................................................................. - 22 -5.1 结论........................................................................................................................... - 22 -5.2 展望........................................................................................................................... - 22 - 参考文献.................................................................................................................................... - 23 - 致谢 ........................................................................................................................................... - 24 -第一章绪论1.1 无刷直流电动机的发展现状直流电动机具有很多优点,如优秀的线性机械特性、宽的调速范围、大的起动转矩、简单的控制电路等,长期以来一直广泛地应用在各种驱动装置和伺服系统中。
基于DSP2812无刷直流电机控制
• 系统控制方框图
功率变换模块的控制
• 以三相两极无刷直流电机为例,如下为三相半桥电路
三相半桥驱动电路绕组利用率低,转矩波动大
三相全桥二二导通方式
调速技术
• 本系统通过PWM调速方式,通过控制开关管的PWM触发信号
来改变占空比,从而改变端电压U来实现对无刷直流电机 的调速。
• PWM技术主要有两种:单极性PWM控制和双极性PWM控制。
串口接收中断开始
接收转速正负位
依次接收转速千位,百 位,十位,个位
设定转速给定值setn
清除中断标志位
开中断
中断返回
主要内容
1 2 3 4 5 选题背景 设计简介 无刷直流电机控制系统硬件设计 无刷直流电机控制系统软件设计 无刷直流电机的 MATLAB 仿真 实验结果与分析 结论与展望
6
7
无刷直流电机的简介
下一位置导通相
ANC BNC BNA CNA
当前位置(H1, 下一位置导通相 H2,H31) 001 BNA
011 010 110 100 101 CNA CNB ANB ANC BNC
100
101
CNB
ANB
位置检测子程序开始
读端口电平放入 H1,H2,H3
判断转向,正转?
Y
N
正转 ,转向设定setd=1
定时器2中断开始
转速计算 n=(cap/3)*50*60
调运PID()
Timer=20
Y
N
串口发送转速n
清除中断标志位
开中断
中断返回
五、捕获中断程序
捕获中断程序主要执行PWM的换向操作,换向时 要根据电机设定的转动的正反方向和转子此时对 应的位置来改变PWM的输出,转子位置有6种状态, 这6种状态不断循环,根据设定的正反转方向,查 表获得下一时刻的输出,使电机持续旋转。 同时,每一次捕获中断的发生都要将capn加1, capn就是转速计算的标志位,当capn为3时,则表 明转子转过一圈,再根据定时器2的定时就能定时 算出转子转速。
基于DSP2812的无刷直流电机模糊PI控制
化 时, 单纯的P I 调节已经不能满足控制的 目 标, 严 重的情况下还 会造 成整个 系统 的不稳定 。 为 了提 高B L D C 调速系统 的稳定性、 快逮 陛和鲁棒 性, 智能控制在B L DC 调速系统 中的应用得到广 泛研究和关注。 在智能控制方法中模糊控制是应
彘 蚤
现代驱动与控制
基 于DS P 2 8 1 2 的无刷 直 流 电机 模糊 P I 控 制
裴 家祥 刘兴 奎
双流供 电局 ( 6 1 0 2 0 0 )
F uz z y PI Co n t r o l o n t h e Br u s hl e s s DC M o t o r Ba s e d o n DSP2 81 2
k i n d s o f e x p e r i me n t s f r o m he t s t r a t e g i e s we r e c o mp l e t e d o n
t h e DS P 2 8 1 2 p l a t f o r m ,v e r i f y i n g t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h i s c o n t r o l s t r a t e g y f u r he t r . Ke y wo r ds :b r u s h l e s s d c mo t o r f u z z y c o n t r o l PI
PEI J i a x i a ng LI U Xi n gk u i
S h u a n g l i u El e c t r i c P o we r Bu
了仿真模 型 。 P S I M 的仿真 结果表 明 , 所提 出的控制方 法 响应快 、 鲁棒 性 强且 无超 调 , 相 对 于传 统P I 控制 来说 具 有 更好 的动态 和 静态 性能 。 最后 , 在DS P 2 8 1 2 的实验平 台上 完成了所提 策略 的 电机控制 实验 , 进 一步 证明 了控 制策 略的有效 性 。
基于DSP的无刷直流电机伺服系统设计
基于DSP的无刷直流电机伺服系统设计无刷直流电机(简称BLDCM)是一种用电子换向器取代机械电刷和机械换向器的新型直流电动机,具有结构简单,调速性好,效率高等优点,目前已经得到广泛应用。
TMS320F2812数字信号处理器是TI公司最新推出的32位定点DSP 控制器,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,完全可以实现电机系统的控制和通信功能,为电机伺服系统的实现提供了良好的平台。
本文设计了以高性能TMS-320F2812DSP芯片为核心的无刷直流电机伺服控制系统。
1 伺服控制系统硬件构成及其工作原理系统硬件框图如图1所示。
1.1 控制电路控制电路是以F2812为核心,另外还包括位置编码、数据采集、数据通信等功能模块和部分外围电路及数据接口,其主要功能是实现对被控对象位置信息的采集和处理,速度反馈信息的接收和处理,位置、速度的闭环控制。
F2812片内具有12位的AD转换器,但为提高伺服系统运动的精度,在DSP外围扩展了两片6路16位的AD转换芯片,用来采集反馈信号以及输入的运动指令信号。
系统设计同时采用DSP和CPLD以提高电路的可行性。
DSP所起到的作用主要是根据反馈的位置,速度信号,结合电机的运动方向和运动速度,利用F2812片上的电机控制专用外设EVA,通过数字I/O口输出1路与电机运动相对应的PWM波。
CPLD根据输入的PWM信号,控制信号和数字信号组成的换相时序信息输出对应大小和对应时序的相电压,从而驱动电机做相应的运动。
1.2 信号采集以及调理电路该电路对各种传感器信号及电流电压信号进行采集并处理。
包括采样的电流电压反馈信号,给定的控制信号等模拟量信号,以及霍尔传感器的输出等开关量信号,经调理电路处理后,使其幅值及电平可以满足DSP控制器的要求。
本系统使用AD7656对采集来的模拟信号进行模数转换。
F2812的GPIOA0口与74ACl6373的使能端相连,用于使能锁存器,GPIOAl与CONVSTX相连,用来启动6路A/D的同时转换。
基于DSP2812的运动控制器设计
模块输 出电机加载信号对轴的旋转进行控制。
圆 光栅
图 1 系统 的 总 体 结 构 图
图 2 圆 光栅 安装 示 意 图
2 圆光栅传 感器 的安装 结构及 工作原理
本装 置采用 雷 尼 绍 2 m 圆 光栅 和 与之 配 套 的 0肚
中国 分 类 号 :T 7 . M5 1 文献 标 识 码 :A
0 引 言
移 动 1 条纹 间隔 ;光 栅改 变运 动方 向 ,莫尔 条纹 的 个
运 动方 向也 随 之改 变 ,两 者 之 间有 着 对 应 的 运 动 关
要想 采用 各种控 制方法对 旋转 系统 实现精 确的控 制 ,必须对 转轴 的角 位移信号 进行 精确 的测量 ,快速
司的新一 代 D P处 理 器 TMS 2 X 8 2开 发 的运 动 S 30 21
控 制器越来 越得 到广 泛 的应用 [ 。本 文介绍 的是 利用 1 ] DS P处 理器 和 圆光 栅 构 成 的 控 制 器 ,它具 有 结 构 简
单 、灵敏 度高 、开放 性好 、智 能化 等一 系列特点 。
D AC寄存 器 。D P通 过外 部 接 口与 MAX5 6连 接 。 S 2
在本 电路系统 中,硬 件系统 主要 由 T 30 2 1 MS 2 X 8 2 D P芯 片构成 控制 中心 。T 3 0 2 1 S MS 2 X 8 2是 德 州 仪 器
(I T )公 司专 门为工 业控制 而设计 的新 一代 D P处 理 S
系 ,通过 测量莫 尔条纹 的位移 和运 动方 向可 以获取 标 尺光栅 的位移 量和移 动方 向。通过 近似处 理得 出的莫
基于DSP的直流无刷电机智能控制系统设计
图1 霍尔位置传感器输出波形 图2 三相全桥驱动电路2013.134线同时访问程序空间和数据空间,具有强大的数据处理能力和较高的运行速度,其中C2000系列整合了DSP和微控制器MCU的最佳特性,是目前性价比最高的DSP芯片之一[4-6]。
除了高效的数学运算能力,它还具有较为完善的事件管理能力和嵌入式控制功能,因此被广泛应用于工业控制,特别是在处理速度、处理精度方面要求较高的大批量数据处理测控领域。
测来进行换相,本系统选用有位置传感器的无刷电机,根据霍尔位置传感器进行换相。
无刷直流电机采用外部接口DC 12V或24V供电,驱动电路与控制电路通过光耦完全隔离,避免驱动部分给控制部分带来干扰,其他关键技术设计介绍如下。
位置信号的检测和转速的计算电机内部嵌有3个互相间隔120度图3 对称PWM信号原理图4 带死区的互补PWM信号原理降沿延迟一定时间,延时时间通过对死区寄存器编程实现。
PID闭环调速原理在电机调速系统中,有不少调节方法,模糊控制和神经网络控制往往还处于模拟仿真阶段,实际应用中比较少,而PID调节简单易用,故多采用这种方法[7-8]。
图5为系统PID速度控制原理图,其中r(t)是给定值,y(t)是系统的实际输出值,给定值与实际(1)(2)(3)(4)数字PID算法在具体系统中实现时,可以根据多次实验对比校准,最终确定比例系数Kp、Ti、Td的值。
系统中断函数实时测量电机当前转速y(k),由r(t)计算本次转速偏差e(k),然后根据公式(3)计算控制增k),通过执行机构换占空比对电机转速进行k-1),如此循环参数之间权衡调整,达到最佳控制效果,实现稳快准的控制特点。
总结电机空载启动,并设定转速为2100转时的系统实验结果如图6所示,PID算法能够快速调节转速达到预设值。
但对结果放大观察会发现系统稳定运行过程中仍然存在微弱的转速波动,具体原因在于电机高速转动时的频繁换相导致,目前正在对算法进行优化解决,但实验结果总体表现出系统精准的控制性能。
基于DSP2812无刷直流伺服电机控制系统的开发
第22卷第2期2010年6月常 州 大 学 学 报(自然科学版)JO UR NA L OF CHA NG ZH OU U NIV ERSIT Y(N atur al Science Edition)Vo l 22No 2Jun 2010文章编号:1673-9620(2010)02-0042-03基于DSP2812无刷直流伺服电机控制系统的开发*孟凡菲,王文君,俞竹青(常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016)摘要:为实现无刷直流伺服电机的精确可控性,应用T I公司的T M S320F2812DS P作为控制器,建立了无刷直流伺服电机全数字三闭环伺服控制系统。
并介绍了该控制系统的硬件结构、控制策略和实现方案。
经实践证明,该系统不仅成本低,结构简单,方便扩展,而且电机运行平稳、定位准确、转矩波动小、速度控制灵活。
关键词:无刷直流伺服电机;数字信号处理器;控制系统中图分类号:T N133 文献标识码:AResearch and Development of the Brushless Direct Current ServoControl Motor s System Based on DSP2812M ENG Fan-fei,WANG Wen-jun,YU Zhu-qing(Scho ol o f Mechanical and Energy Engineering,Chang zhou University,Changzhou213016,China)Abstract:T o realize the pr ecise co ntro l of the Brushless DC servo Mo tor(BLDCSM),a digital contro l system of BLDCSM w ith three-closed-loop using T M S320F2812Dig ital Signal Processo r(DSP)of T I Co mpany w as set up.The method of hardw are electr ic circuit design,contr ol strateg y and realization means w ere pr esented in detail.T he practice show s that the contr ol sy stem has simple structur e,low co st and g ood control functio n.The motor runs stably w ith accur ate location,small torque fluctuation and ag ile control of speed.Key words:Br ushless DC serv o m otor;DSP;control sy stem传统的直流电机由于有换向器和电刷的存在,其容量和转速都受到了一定限制,电机运行的可靠性也较差。
基于DSP的直流无刷电机控制系统
基于DSP的直流无刷电机控制系统摘要:本文介绍一种基于TMS320F2812 DSP的直流无刷电机控制系统。
研究了PID控制原理在无刷电机调速系统中的应用,简述了实现该控制系统的硬件组成和软件的设计方案及控制策略,并对控制系统进行分析,使电机控制高效稳定。
关键词:直流无刷电机;控制系统;PID1 直流无刷电机1.1 直流无刷电机基本结构关于直流无刷电机的基本结构,主要是由三部分组成,分别是电机本体、控制电路、传感器。
直流无刷电机具有节能、易控制、调速性能好、出力大等优点,在工业控制领域得到了广泛的应用。
直流无刷电机采用的电子换向器替代了传统直流电机的机械换向器,从而克服了电刷和换向器所引起的寿命短、产生火花、易受噪声污染等弊端。
1.2 DSP在电机控制中的应用20世纪80年代,数字信号处理技术开始应用于电机控制领域,DSP技术的应用使现代控制理论中先进而复杂的算法得以实现。
DSP芯片集成度高,速度快,存储器容量大,更适用于电动机驱动控制。
主要用来对电机转矩进行快速、高性能的控制。
一方面DSP可以通过输入和反馈信号来改善噪声和不准确的信号,另一方面DSP可以在高级算法实时运用的基础上改善系统的控制性能,再有DSP自身具有的PWM产生模块可以方便且准确的产生PWM波形,它还具有与上位机通讯的SCI、CAN,事件捕获的CAP等等功能。
随着DSP芯片集成了数模转换和脉宽调制等外围电路,一些专门用于电机控制的芯片相继诞生,比如TI公司的TMS320中F24xx,F28xx等。
DSP芯片的飞速发展促进了无刷电机控制技术的发展与创新。
本文介绍了一种基于TMS320F2812的直流无刷电机控制系统,并对其进行了详细的分析。
2 直流无刷电机控制系统2.1 控制系统的构成控制系统主要由DSP实现系统的控制。
DSP通过检测位置霍尔传感器的信号,再根据换相逻辑来判断功率管的开通和关断顺序。
直流无刷电机的转子所在位置不同,开关型位置霍尔传感器的信号也不同,每一个换相时刻有一个霍尔信号改变,且三个霍尔交替改变。
基于DSP2812的无刷直流电机调速系统设计
基于DSP2812的无刷直流电机调速系统设计李燃;原明亭【期刊名称】《工业控制计算机》【年(卷),期】2015(000)001【摘要】介绍了无刷直流电机的基本组成、工作原理和数学模型,以DSP TMS320F2812芯片为核心,完成了控制系统的主电路、控制电路、驱动电路、检测电路和保护电路的硬件设计和主程序及相应的中断服务程序的设计,并给出了样机运行的实验结果。
%In this paper,the detaiIs of brushIess DC motor component,fundamentaI principIe and mathematicaI modeI is introduced, the brushIess DC motor speed controI methods are anaIyzed and studied.The motor speed controI system is studied on base of 32-bit fixed-point DSP TMS320F2812.Hardware design incIudes:the overaI scheme of hardware,the main circuit, controI circuit,driver circuit,protection circuit and the detection circuit.Software design being conducted,the main program and the corresponding interrupt service program are finished.So that,the programs are modified,debug,and transpIant easiIy.【总页数】3页(P139-141)【作者】李燃;原明亭【作者单位】青岛大学自动化工程学院,山东青岛 266073;青岛大学自动化工程学院,山东青岛 266073【正文语种】中文【相关文献】1.基于C#的无刷直流电机变频调速监控系统设计 [J], 朱保鹏;胡红东;焦树盛;张安妮;魏海峰;2.基于FPGA的无刷直流电机调速系统设计与实现 [J], 李国旭;毛红艳;孟祥斌;赵海波3.基于TMS320F28335的无刷直流电机调速系统设计 [J], 范守高;单春贤;陈景芳4.基于无刷直流电机的光电扫描调速系统设计 [J], 王秋瑶; 易明; 鹿泽伦5.基于智能调节器控制的无刷直流电机调速系统设计 [J], 李春峰;于洋;张祥因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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Proceedings of India International Conference on Power Electronics 2006
V.Kumar Chinnaiyan Senior Lecturer, EEE Dept. Bannari Amman Institute of Technology, Sathyamangalam 638 401, Tamil Nadu, India kumarchinn@
TMS320F240 DSP
converter was invented [8] only a few years ago.
The DC drive used as servo for tracking in military application requires a very high voltage for driving. But the supply voltage available in the system is very less. High efficiency, low volume, lightweight and less loss are some basic requirements of such application. The two-stage DC-DC
(i) Those supplr bridge rectifiers (converters) (ii) Those employing DC supply namely Choppers and inverter. DC chopper has many advantages over the other means of speed control applications, these advantages are:
Proceedings of India International Conference on Power Electronics 2006
Design and Implementation of High Power DC-DC
Converter and Speed Control of DC Motor Using
rated using field excitation variation, development of various solid sates switching devices in the form of diodes, transistor and Thyristor along with various analog/digital chips used in firing/controlling circuits, have made DC Drives more accessible for control in innumerable areas of applications. The solid-state powers electronic switching devices can be broadly grouped into:
Jovitha Jerome Professor, EEE Dept. PSG
College of Technology, Coimbatore 641 004, Tamil
Nadu, India
J.Karpagam Lecturer, EEE Dept. Bannari
Amman Institute of Technology, Sathyamangalam – 638 401, Tamil Nadu, India
II.HIGH POWER DC TO DC CONVERTER
A two-stage DC-DC full bridge step-up converter is used to convert the DC source voltage of 24 volts into a constant output voltage of 135V. The full bridge configuration operates with the minimum voltage and current stress of the transistors, and it is very popular for high power applications.
Index Terms – Capacitive Accumulator, DC Chopper, DC-DC Step Up Converter, DSP, Two Stage Conversion
I. INTRODUCTION Speed control of DC motor could be achieved using mechanical or electrical techniques. In the past, speed controls of DC drives are mostly mechanical, requiring large size hardware to implement. Advances in the area of power electronics have brought a total revolution in the speed control of DC drives. This development has launched these drives back to a position of formidable relevance, which were hitherto predicted to give way to AC drives. These drives have now dominated the area of variable speed because of their low cost, reliability and simple control [1]-[3]. DC drives are widely used in applications requiring adjustable speed variation, good speed regulation and frequent starting, braking and reversing. Some important applications are: rolling mills, paper mills mine winders, hoists, machine tools, traction, printing presses, textile mills, excavators and cranes. Fractional horsepower DC drives are widely employed as servo means for positioning and tracking [4]. Adjustable speed drives may be operated over a wide range by controlling armature or field excitation. Speeds below the rated can be achieved by armature voltage control and above
Owing to these obvious facts, chopper control has been chosen for the purpose of experiments in this paper.
DC-DC step-up converters have widely been used in computer hardware and industrial applications [7] such as computer auxiliary power supplies, car auxiliary power supplies and servomotor drives. In recent years, the DC-DC conversion technique has developed very quickly. The main objective is to reach a high efficiency, high power density and cheap topology in simple structure. For example, the Cuk-
S. Shiek Mohammed PG Scholar, EEE Dept. Bannari Amman Institute of Technology, Sathyamangalam – 638 401, Tamil Nadu, India
Abstract- This paper describes the design and implementation of high power DC-DC step- up converter using analog control circuits and speed control of DC motor using TMS320F240 DSP. In this technique a 24V DC input supply is converted into 135V DC by two-stage conversion. The full bridge topology is proposed for step up the DC voltage. The output of step-up converter is provided to the capacitive accumulator circuit, which consists of 1.2F capacitor bank in it. The capacitive accumulator is mainly used to compensate peak power demand of the load for a transient period when sudden changes occur at load side and to store the energy under regenerative braking condition of DC motor. The capacitive accumulator circuit provides a constant voltage to the DC chopper under normal working condition. The closed loop speed control of DC motor is achieved using TMS320F240. The current and speed feed back are compared with their references respectively to achieve the speed control of DC motor, which is used in military application. The hardware has been developed and tested for laboratory conditions.