基于DSP的电机双闭环控制系统
基于DSP实现双闭环控制的直流电源
参考文献：
［１］刘胜利．高频开关电源实用技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６： １７３．２０１．
［２］王锡凡，方万良，杜正春．现代电力系统分析【Ｍ］．北京：科学出 版社．２００３：１．２７．
［３］ＡＮＡＮＤＨＩ Ｔ Ｓ，ＮＡＴＡＲＡＪＡＮ Ｓ Ｐ，ＡＮｒｒＨＡ Ｔ．ＵＣ３９０７ ＡＳＩＣ ａｎｄ ＴＭ￥３２０Ｆ２４０７Ａ ＤＳＰ ｂａｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌｅｄ Ｂｕｃｋ ＤＣ ．ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｃ］∥ＩＮＤＩＣＯＮ，２００５ Ａｎｎｕａｌ ＩＥＥＥ．Ｉｎｄｉａ，ＵＫ： Ａｎｎａｍａｌａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００５：４７２－４７５．
计的电力机车１１０ Ｖ数字开关电源．利用ＤＳＰ数字信号处理芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２对电源控制系统进行实时处
理．采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略。设计了双闭环控制策略的软件．电流内环采用单神经元控
制算法．给出了电压外环控制过程中Ｐｍ参数的设置过程．以保证电压输出的稳定性和电压调节的速度。
实验表明，电源运行稳定可靠．额定工况下电源转换效率达到９４％，电压动态调节时间小于５ ｍｓ，输出误差
ｉｆ（Ｇ＿ｎＣｎｌＯｕｔ＜０）
Ｇ＿ｎＣｎｌＯｕｔ＝０；
ｆｎＳｅｔＭｖＤｅｌａｙｌ（Ｇ ｎＣｎｌＯｕｔ／３５５．ｏ）；ｆｆ２００（Ｏ．５Ａ）－＞３（ａｎｇｈ）
ｆｎＳｔａｒｔＥｖａＰＷＭ（）；∥
ＰＷＭＯＵＴ＿ＯＦＦ；∥保持高电平，否则后级为低。直通
ＯＳｓｃｈｅｄＵＭｏｃｋ（）； ∥解锁任务调度
４结语
利用电压外环、电流内环的双闭环控制策略和 ＰＩＤ算法对电力机车直流稳压电源的主功率器件 ＩＰＭ进行控制．采用ＤＳＰ技术进行实时信息采集和 处理，达到了实时稳压限流的目的。实验证明，电压动 态调节时间小于５ｍｓ，调节速度快；电压输出精度高， 电流从空载到额定值变化时其输出精度在±１％：输 出纹波系数小于２％：电源转换效率高，额定工况下 达到９４％：报警保护功能强大，具有过压、过流和短 路保护，欠压、通信故障等报警功能；带载运行测试 安全可靠．技术指标符合铁道部关于电力机车１１０ Ｖ 直流稳压电源的要求。
基于DSP无刷直流电机控制系统的设计与仿真
技术推广基于 DSP 无刷直流电机控制系统的设计与仿真张利钦，田粒卜，袁 莉，张俊彦，张 晶 （石家庄学院，河北 石家庄 050000）：针对传统无刷直流电机体积小，重量轻，高效率、高转矩、高精度的特点，本文对无刷直流电机的基本结构、工作原理和数学模型、控制性能进行了分析、研究，运用 Matlab/Simulink 搭建了双闭环控制系统仿真模型，对系统进行了仿真研究，通过仿真验证了系统的可行性。
利用数字处理器 DSP 高速的运算功能，进一步采用了 32 位浮点型 DSP 作为控制器，对软件及硬件和控制算法进行了设计。
整个控制系统具有较高准确度和稳定性，能够实现电机转子旋转速度稳定调节。
：无刷直流电机；逆变器；位置信号无刷直流电机（）目前应用非常广泛，由于高效率、高转矩、高精度的优点成为家用电器、医院医疗、工业控制等高科技领域不可缺少的电机。
同时体积形状不单一，重量也比普通电机轻，所以是当今调速效率最高的电机，也是现代调速驱动的最佳选择 。
1 无刷直流电机结构及工作原理 无刷直流电机结构原理框图如图 所示。
无刷直流电机系统由电机本体、转子位置传感器以及电子换相电路等 部分组成，其中电子换相电路由逆变器和控制器组成。
图 1 无刷直流电机结构框图2 无刷直流电机调速系统仿真是年发布的，有各种丰富的模块库，能够对离散系统和连续系统进行仿真，也能对难以解决的非线性进行仿真，还具有强大的电力系统模块库，在各个领域根据需要可以建模仿真。
在中搭建出控制系统的仿真模型，并实现双闭环的 控制仿真，系过风水混合方式除尘，利用通风、净化水幕方式使煤尘和喷出来的水雾混合在一起，伴随风将其排出来。
这种方法能够降低井下作业场所浓度，在实施过程中要对工作面通风做出处理，减少漏风问题，对风速进行严格控制。
结合现场实际情况来看，当巷道风速达到时以下的矿尘和水雾混合在一起，和空气均匀地混合在一起，伴随风流排出来 。
在水幕布满巷道断面时，对喷雾器加以布置，与尘源尽可能靠近，缩小煤尘弥漫范围，这种降尘方式概率能够达到 以上。
基于DSP的步进电机闭环控制系统设计_孙德
Nanjing Jiangsu 210094，China； 2. Hongxing Mechanical ＆ Electrical Technology Co． ，Ltd，Hefei Anhui 230000，China）
序简要如下：
float PULSE = 0X7FFF，PULSE _ 1 = 0X7FFF，
PULSE _2，INPUT _1 = 0，INPUT，COUNT，COUNT _1，
M，θ，θa，θb；
int JUDGE = 0X7FFF，K；
PULSE = T2CNT；
/ /读取定时器 2
的计数值
COUNT_1 = PULSE － PULSE_2；
第 10 期
孙德 等： 基于 DSP 的步进电机闭环控制系统设计
·119·
的位置脉冲信号和方向脉冲信号，送给驱动器，由 驱动器驱动电机工作，并在液晶显示屏上实时显示给 定位置信号、反馈位置信号、误差信号与发送脉冲数 等信息，实现整个系统的闭环控制。文中取 DSP 控 制两路两相混合式步进电机为例，系统总体框图如图 1 所示。
图 2 串口通信电路图
2. 2 反馈电路设计 文中通过光电编码器来采集步进电机的位置反馈
信号。光电编码器通过联轴器与电机主轴固定，当光
电编码器随电机主轴旋转时产生 A、B 两相相差 90° 的电脉冲信号，通过 A、B 两个脉冲序列的先后顺序 来确定电机旋转方向，根据 A、B 信号的脉冲数可以 确定电机转过的角度。文中采用的是 YZ4006S-27A400-MKC 增 量 式 旋 转 光 电 编 码 器， 其 工 作 电 压 为 + 5 ～ + 12 V，输出的高电平 5 V 大于 DSP 引脚所 能承受的 3. 3 V 电压。此处采用光耦隔离电路来实现 对输入输出的电气隔离，起到保护 DSP 控制器的作 用，光耦电路如图 3 所示。当光耦输入为低电平时， 发光二极管发光，驱动光控晶闸管，输出引脚导通实 现信号光 － 电 － 光的转换，输出为低电平； 当光耦输 入为高电平时，光耦电路不工作，通过上拉电阻转换 为 DSP 引脚所需的电平。
基于DSP的双闭环永磁同步电机控制系统设计
１ 引 言
Ｐ Ｍ的特 点是 体 积 小 、 量 轻 、 率 因数 高 ． ＭＳ 重 功 力 矩 惯 量 比大 ， 子 电流 和 定 子 电 阻损 耗 小 ． 够 定 能 实 现 高 精 度 、 动 态 性 能 、 范 围 的 调 速 或 定 位 控 高 大 制， 目前 在 工 业 伺 服 系 统 中 占主 导 地 位 ［ １ － Ｐ Ｍ 构 成 伺 服 驱 动 系 统 的性 能 。一 方 面 由 ＭＳ
第４ ５卷 第 １ 期 １
２１ ０ １年 １ １月
电 力 电子技 术
Ｐ ｗ ｒＥ ｅ ｔ ｎ ｃ ｏ ｅ ｌ ｃｒ ｉ ｓ ｏ
Ｖ１ ５ ｏ． ，Ｎｏ１ ４ ．１
Ｎｏ ｅ ｅ ０ ｖ ｍｂ ｒ２ １ １
基于 Ｄ Ｐ的双 闭环永磁 同步 电机控制系统设计 Ｓ
陈 晓 丽 ，何 林 娜 ，梁 大 强 ，刘 志 刚
Ｔ ｅ Ｄｅ ｉｎ ｏ ｉｅ ｙ ｔｍ ｏ ｈ ｓｇ ｆＤｒｖ ｓ Ｓ ｓｅ ｆ ｒ ＰＭ Ｓ ｓ ｄ ｏ Ｐ Ｍ Ｂａ ｅ ｎ ＤＳ
Ｃ ＨＥＮ Ｘｉ ｏ ｌ ，ＨＥ Ｌ ｎ ｎ ａ —ｉ ｉ — ａ，Ｌ ＡＮＧ — ｉ ｎ Ｉ Ｄａ ｑ ａ ｇ，Ｌ Ｕ Ｚ ｉｇ ｎ Ｉ ｈ —ａ ｇ
式 中： Ｌ为 定子相 电阻和 电感 ； ｐ Ｒ， ｎ 为转 子磁 极对数 ； ｔ ｏ为
第４ ５卷 第 １ 期 １
２１ ０ １年 １ １月
电力 电子技 术
Ｐ ｗｅ ｌｃ ｒ ｎｃ ｏ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉ ｓ
Ｖｏ ．５，Ｎｏ １ １ ４ ．１ Ｎｏ ｅ ｅ ０ ｖ ｍｂ ｒ２ １ １
在 此 基 于 Ｔ ３０ ２ １ ＭＳ ２ Ｆ ８ ２型 Ｄ Ｐ对 Ｐ Ｍ 电 Ｓ ＭＳ
基于DSP的双闭环直流电机调速实验系统设计共3篇
基于DSP的双闭环直流电机调速实验系统设计共3篇基于DSP的双闭环直流电机调速实验系统设计1双闭环直流电机调速实验系统设计直流电机调速是现代工业自动化控制领域中的一个重要应用。
直流电机调速系统一般采用PID控制器。
双闭环控制是PID控制器的一种改进，它既可以保证控制系统对速度的精度也可以对电机电流进行控制。
本文将介绍基于DSP的双闭环直流电机调速实验系统的设计。
硬件设计1.直流电机及驱动器直流电机是转换为机械能的电能转换的主要设备之一。
在实验中选择一台小型直流电机，以其低功率，小体积，易于控制为主要考虑因素。
驱动器采用直流调速电机控制器。
2. 双闭环控制器双闭环控制器是PID控制器的一种改进，它可以对电机电流进行控制，保证控制系统对速度的精度。
在本实验中，我们采用STM32系列单片机，该单片机集成了内置的PID控制器和模糊控制算法，可方便地实现双闭环控制。
3. 光电编码器和减速器光电编码器和减速器也是直流电机调速系统的重要组成部分。
光电编码器主要用于检测电机的转速或转角，减速器可以通过降低电机的转速来提高电机性能。
软件设计1. 算法设计基于DSP的直流电机调速系统中主要采用PID控制算法，该算法是通过调节三个参数，即比例、积分、微分调节来控制电机的速度。
PID控制器会不断地进行调节，使电机的输出保持在所需的速度范围内。
2. 软件运行本实验系统采用C语言编写，在DSP芯片中使用程序存储器存储程序，其中包含了PID控制器的算法，通过用户输入所需的速度值，根据PID 算法进行调节，实现电机的精确控制。
实验结果分析通过实验结果可以看出，基于DSP的双闭环直流电机调速实验系统控制精度高，控制范围广，动态响应速度快，能够满足直流电机调速系统的要求。
在多次测试中，实验系统的控制误差小于1%，性能稳定可靠。
结论本文介绍了基于DSP的双闭环直流电机调速实验系统的设计。
实验系统采用了STM32系列单片机，集成了内置的PID控制器和模糊控制算法，通过硬件和软件的结合，实现了电机的精确控制。
基于DSP的交流电机双闭环控制系统设计
速 Ｓ ＡＭｃＹ Ｃ Ｏ １组 成 。程 序 的下 载是 通 过 Ｊ Ｒ ７ １２ ＴＡＧ 接 口完 成 的 ， 个接 口通 过 转 换 电路 （ 真 器 ） 与 Ｐ 这 仿 ， Ｃ机 的
ＵＳ 口相 连 。 Ｂ
Ａ０ 一 ＾ｌ ～ ５核 心 控 制 器 ， 计 了一 ３ Ｏ ２ Ｏ Ｄｓ 设
Ｓ
三
可靠 ， 本低廉 和高 效率 等而 被广泛 使用 。但 是 交流 电机 成
的可 控 制 性 不 如 直 流 电 机 ， 在 很 多 应 用 中 有 如 精 确 定 而
位、 转距 控制 、 度控 制 等 要 求 。为 了实 现这 此 功 能 和 提 速
高控 制精度 ， 要采 用 闭 环控 制 系 统 和 采 用较 为复 杂 、 需 有 效 的 控 制 算 法 ， 些 复 杂 的 控 制 算 法 中包 含 了 大 量 的 数 据 这 运算 及系 统的适 时性要 求 ， 微处理 器运 算能 力 和速 度要 对 求 更 高 】 。但 交 流 电 机 的 控 制 以 前 大 多 采 用 单 片 机 ８ ３ 、 ０ １
电流检 测模 块 、 置 传 感 器模 块 、 电路 障检 测和 保 护 电路 等 ； 弼 不 对 称 桥 式扑 结 构设 计 了功 率 变 换 器 及 其 骣 位 串 故 采 动
电路模 块 ； 用 速 度 和 电 流 双 闲环 的形 式 ， 成 对 交 流 电机 的 控 制 。 采 完 关 键 词 ： 流电 机 交 ＤＳ Ｐ 双 闭环 控 制 系统 ｜ １
０ 引 言
交 流 感 应 电 机 因 为 其 很 多 优 点 如 结 构 牢 固 ， 行 稳 健 运
处 理速度 信 号 、 度 反 馈信 速 号 及 电流传 感 器 、 置 传感 位 器 的反馈 信 息 ， 制 功 率 变 控
基于DSP的电机转速闭环控制在变频器中的应用
基于DSP的电机转速闭环控制在变频器中的应用电机转速闭环控制在变频器中的应用电机的转速控制在工业控制中扮演着至关重要的角色。
传统的电机控制方法是基于模拟控制，由于硬件限制无法提供复杂的运算功能。
随着数字信号处理器（DSP）技术的发展，电机控制技术从模拟控制向数字控制发展，DSP技术的发展使得控制电机成为了数字信号处理问题。
数字信号处理减少了模拟控制器的设计和维护成本，提高了电机控制的性能。
本文将介绍基于DSP的电机转速闭环控制在变频器中的应用。
一、DSP的基本概念数字信号处理器（DSP）是一种专用的、可编程的数字信号处理器，也是一种数字信号处理处理器。
与通用处理器相比，DSP执行速度更快，在处理数字信号时更加高效。
它广泛用于电路滤波、视频处理、电机控制和无线通信等领域。
二、电机转速闭环控制在电机控制中，闭环控制是一种最为常见的控制方式。
闭环反馈控制可以监测电机的实际转速，并将其与期望转速进行比较后，通过输出控制信号，对电机进行运转。
电机转速闭环控制是电机转速控制的一种常见方式。
它通过测量电机的速度，与期望速度进行比较入，反馈控制器生成相应的控制信号，从而调整电机的转速，以达到预期的转速效果。
三、基于DSP的电机控制电路基于DSP的电机控制电路是由DSP芯片，电机驱动器和各种传感器组成的控制电路。
其中，DSP芯片是控制电路的核心部件，也是控制电路的大脑。
控制电路的输入端接收传感器测量的电机状态，并处理这些信号，以生成合适的输出信号，提供给电机驱动器，从而实现对电机的快速、准确的控制。
四、基于DSP的电机转速闭环控制为了在变频器中实现电机转速闭环控制，需要用到变频器硬件，电机驱动器和DSP芯片。
DSP芯片通过从传感器中读取电机的位置和速度信息，并采用反馈控制原理，调节电机的运行，以实现电机转速的闭环控制。
基于DSP的电机转速闭环控制技术可以用于不同领域，例如：电机驱动、控制、能量转换等。
由于控制器的速度和可靠性，实现闭环控制可以显著提高系统的性能和效率。
基于DSP的电机控制系统设计及其在电力系统中的应用
基于DSP的电机控制系统设计及其在电力系统中的应用摘要本文旨在介绍一种基于DSP的电机控制系统设计及其在电力系统中的应用。
首先，文章介绍了电机的基本原理和分类，并且阐述了电机在电力系统中的重要性。
接下来，本文详细介绍了DSP的概念、特点以及DSP在电机控制系统中的优势。
同时，本文还介绍了电机控制系统的基本结构和常用控制方法，包括直接转矩控制、矢量控制和场定向控制。
在此基础上，本文设计了一种基于DSP的电机控制系统，并给出了详细的设计流程和控制算法。
最后，文章讨论了该系统在电力系统中的应用，并且展望了未来的发展方向。
关键词：DSP，电机控制系统，直接转矩控制，矢量控制，场定向控制，电力系统第一章引言随着工业化进程的不断推进，电机在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
电机作为电力系统的核心部件之一，其稳定性、可靠性和效率直接影响到整个电力系统的运行效果。
因此，研究电机控制系统设计及其在电力系统中的应用是非常有意义的。
目前，随着计算机技术的不断发展和电子技术的不断进步，DSP在电机控制系统中的应用越来越广泛。
DSP具有高性能、低功耗、可编程性和易于集成等特点，因此在电机控制系统中得到了广泛的应用。
本文旨在介绍一种基于DSP的电机控制系统设计及其在电力系统中的应用。
第二章电机控制系统基础知识2.1 电机的基本原理和分类电机是一种将电能转换为机械能的装置。
根据电机的工作原理和结构形式，电机可以分为直流电机、异步电机和同步电机等几种类型。
其中，直流电机是最早被发明和应用的一种电机，其工作原理是基于洛仑兹力的作用，将电能转化为机械能；异步电机和同步电机是在直流电机的基础上发展而来，其工作原理基于电磁感应原理和磁场作用力原理，将电能转化为机械能。
2.2 电机在电力系统中的重要性电机在电力系统中扮演着非常重要的角色。
在电力系统中，电机用于驱动各种负载，包括水泵、风扇、压缩机、传送带等。
电机不仅可以提高工作效率，还可以降低工作成本和能源消耗。
基于DSP的电机双闭环控制系统
《工业控制计算机》2010年23卷第1期基于DSP的电机双闭环控制系统桂文斌（东南大学自动化学院，江苏南京210096）Design of Dual Closed－loop Control System Based on DSP for DC Motor工业生产中通常采用单片机控制直流电机的运行，但是单片机运算速度慢、接口资源少，难以满足实际应用中实时控制电机的要求。
随着大规模集成电路的发展，数字信号处理（DSP）技术不断成熟完善，在性价比、存储容量和运算速度等方面得到很大的提高。
TMS320F2812数字信号处理器是TI公司推出的DSP控制器，它是基于C／C＋＋高效32位内核，可实现浮点运算，不但运算速度快并且提供了丰富的接口资源，包括MCBSP、CAP、SCI、16通道A／D、16通道PWM、CAN总线和SPI等工业控制中常用接口。
文献[2]中采用单闭环控制系统，动态性能不佳。
为了实现电机转速的精确控制，采用双闭环系统进行转速控制。
双闭环控制系统内环为电流环，采用电流传感器采样并且转换为电压信号输入至DSP的ADC模块，外环为速度环，采用光电编码器采样，将脉冲信号输入至DSP。
本文首先分析了双闭环电机控制系统的原理，包括系统结构和双闭环控制算法。
然后，给出了各个模块的具体设计方法。
最后，通过在MATLAB的SIMULINK 仿真环境中，建立直流电机双闭环系统仿真模型，对系统中的双闭环控制算法进行仿真并获得到较好的仿真效果。
1系统原理1．1基于F2812的电机控制系统双闭环电机控制系统由上位机模块和下位机模块两大部分组成，其系统结构图如图1所示。
上位机为PC，下位机由DSP、电机驱动模块、电机、显示模块和检测模块五部分组成，上位机和下位机之间通过串口进行通信。
上位机通过串口发送电机转速和PID参数至下位机并接收从下位机发送的速度信息。
在下位机模块中，DSP通过串行外设接口SPI将电机实时信息显示在LED 显示器中，同时DSP接收检测模块的速度、电流信息，通过运算处理将相应的PWM波输出至驱动模块，从而驱动电机转动；同时检测模块将电机信息反馈至DSP，从而构成双闭环控制系统。
基于DSP的电机控制系统的研究
基于DSP的电机控制系统的研究基于DSP的电机控制系统的研究电机在现代工业中扮演着重要的角色，广泛应用于各个领域，如机械制造、交通运输、能源和工艺控制等。
为了提高电机的性能并满足不同应用的需求，研究者们不断探索新的控制技术和方法。
其中，基于数字信号处理器(DSP)的电机控制系统成为近年来的研究热点之一。
本文旨在介绍基于DSP的电机控制系统的研究进展，并探讨其优势和挑战。
1. 研究背景随着科技的不断进步，传统的电机控制方式已经无法满足现代工业的要求。
传统的电机控制系统一般采用模拟电路和微控制器实现，这种方式存在着精度低、可调性差、响应时间长等问题。
而DSP作为一种高性能的数字信号处理器，具有运算速度快、运算精度高、可编程性强等优点，能够更好地满足电机控制系统的需求。
2. 流程及原理基于DSP的电机控制系统一般由三个主要部分组成：输入输出模块、控制算法和功率驱动模块。
其中输入输出模块用于读取电机的状态信息，如电流、速度和位置等；控制算法通过对输入输出模块采集的数据进行处理，确定控制策略；功率驱动模块负责将控制信号转换为行动，并驱动电机的转动。
3. 研究进展基于DSP的电机控制系统的研究在控制算法、硬件设计和实时性等方面取得了许多进展。
在控制算法方面，PID控制、自适应控制和模糊控制等方法被广泛应用于电机控制系统中，以提高系统的控制精度和稳定性。
在硬件设计方面，研究者们提出了多种具有高性能的DSP芯片和电路设计方案，以满足电机控制系统的需求。
在实时性方面，通过优化控制算法和硬件设计，使得基于DSP的电机控制系统能够实现高带宽和低时延的控制。
4. 优势与挑战基于DSP的电机控制系统相比传统的控制方式具有许多优势。
首先，DSP能够实现更高的控制精度和稳定性，提高系统的性能表现。
其次，DSP的可编程性使得控制算法更加灵活，能够适应不同的工况和应用场景。
此外，基于DSP的电机控制系统还具有节能、体积小、可靠性高等优势。
基于DSP的电动机控制系统
14C omputer automation计算机自动化基于DSP 的电动机控制系统罗辉栋（中铝山东工程技术有限公司，山东 淄博 ２５５０５１）摘 要：主要介绍了基于ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７）的电动机转矩和位置（速度）闭环控制系统的组成及工作原理。
着重论述了ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７、光电隔离、驱动电路、光电编码器、霍尔传感器的功能与应用，所涉及到的ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７的功能主要有：Ａ／Ｄ转换、ＰＷＭ输出、事件管理器、定时／计数器等，并对电流和位置控制系统软硬件的实现进行了详细的介绍。
关键词：ＤＳＰ；电动机；转矩和位置闭环控制中图分类号：ＴＭ７６９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２０－００１４－３The control system of motor which is based on DSPLUO Hui-dong（Ｃｈｉｎａｌｃｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｚｉｂｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５５０５１，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ （ｓｐｅｅｄ）ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７）． Ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７， ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ， ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｎｃｏｄｅｒ， Ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ ｒｅｆｅｒｒｅｄ ｔｏ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ： Ａ ／ Ｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ， ＰＷＭ ｏｕｔｐｕｔ， Ｅｖｅｎｔ ｍａｎａｇｅｒ， ｔｉｍｅｒ ／ ｃｏｕｎｔｅｒ， ａｎｄ ｓｏ ｏｎ， ａｎｄ ａｌｓｏ ｇｉｖｅｓ ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ．Keywords: ＤＳＰ； Ｍｏｔｏｒ； Ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ收稿日期：２０２３－０８作者简介：罗辉栋，男，生于１９８４年６月，山东单县人，大学本科学历，工程师，主要研究方向：工业设备电气自动化控制。
基于多DSP架构的电机控制系统
件结构 。电机控制算法由 3 个 DSP 以流水方式完成 ,其 算法完成时间要比单 DSP 控制系统短得多 ,实现了对电 机的实时高效控制 ,同时也为进一步增加智能控制算法或 采用非线性控制算法[4 ] 提供了硬件基础 。采用多 DSP 架 构电机控制系统的另一个优点是简化了软件设计 。由于 控制算法经过分解 ,其模块化程度更高 ,在改变任务模块 的实现方式时只需考虑其输出而不用考虑整个程序框架 。
第 6 期 姚文刚等 :基于多 DSP 架构的电机控制系统
·49 ·
为了实现多 DSP 流水 ,首先将整个控制算法分解为 适合流水处理的 3 个不同的任务模块 :反馈测量模块 、速 度调节模块 ,以及电流调节模块 。电流调节模块最后完 成 ,它的输出直接用于电机控制 。在电机控制过程中 ,测 量一般都是在 PWM 信号的边缘进行 ,笔者以半个 PWM 周期为时间单位对电机控制算法进行分解 。
几个时钟周期就可完成 ,它与 DSP 处理数据所完成调节 运算需要的时间相比已经很短 ,几乎可以忽略不计 。
数据通过硬件 FIFO 进入总线控制器或 DSP ,能够确 保数据按时间顺序传送 。扩展存储器通过 EDAC 校验电 路与 DSP 相连 ,因为在采用非线性电机控制算法时较大 的转换矩阵会被使用 ,内部存储器不一定能满足这种存储 空间需求 。 212 电机控制外围电路
时串行处理 。信息采集是不受处理器处理速度约束的 ,这 样软件控制算法的效率就成为主要的制约因素 。尽管可 以用软件实现电流环 、速度环 、速度位置环的多回路控制 算法 ,但进一步增加智能控制算法或采用非线性控制算法 则受到信息处理时间的制约 。在基于多 DSP 架构的反馈 控制系统中 ,控制算法由多个 DSP 协同完成 ,加快了信息 处理速度 。对于采用位置 、速度和电流多回路形成的位置 伺服系统 ,其位置环一般建立在速度环的基础上 ,因此对 硬件设计的影响主要体现在速度环和电流环的动态信息 采集和处理方面 。根据流水结构图 ,设计基于多 DSP 架 构电机控制系统的硬件结构如图 4 所示 。
基于DSP的无刷直流电机控制系统
基于 Ｄ Ｓ Ｐ的无刷直流 电机 控制系统
文／ 梁 永春 王少 坤 刘 雅 丽
为 提 升 无 刷 直 流 电 机 的 控 制 能 力，笔者 设 计一 个 以数 字信 号 处 理 器 （简 称 Ｄ Ｓ Ｐ）为核 心 的 电机 控 制 系统 。文 中先 分析 无刷 直 流 电机 的原 理，基 于此 设 计 出 双 闭 环控 制 系统 ，同 时从硬 、软 件 ２方 面去 实现 系统。 最后 通过 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 对控制 系统予以仿真 实验 ， 得 出该控 制 系统有 调 速性 好 、启 动快速 稳 定 、控 制精 度 高等 诸 多 优 势
为有 效验 证系 统 的性能 和 Ｐ Ｉ Ｄ控制 算法 的合 理性，笔者借 助 ＭＡ Ｔ Ｌ ＡＢ搭建起 仿真模 型 。仿真 的时候先将 电机进行空载 启动 ，等进 １控制系统硬件设计 入稳态之后于 ｔ ＝ ０ ． １ ｓ 的时刻加入负载 ， 目的是 检验 电机控制系统有没有较好 的静动态性 。电 机于 ｎ ＝ １ ５ Ｏ Ｏ ｒ ／ ｍｉ ｎ的转 速时启动 的较为迅速 并 １ ． １控 制 原 理 １ ． ３对 电流进行相关的检 测 十分稳定 ，空载 的时候不计系统 的摩擦转矩 ， 理 想情 况 下的无 刷直 流 电机 的感应 电势 从 系统 性价 比 以及 集 成程度 来看 的 话， 启动 的时候转矩恒定 ，而 电磁转矩的均值是 ｏ 。 以及 电磁转矩 的计算 公式分别是式 （ １ ）与 （ ２ ） 在 电流 采 样 的时 候 ， 需要 对 电压 母 线 和 地 间 的 加入 负载之后 的转矩及转速均产生波动 ，转速 中所示 的： 电阻采样 ，这样就发现 电流经过滤波 电路 走到 突然 下 降 ，不 过 可 以很 快 恢 复平 稳 ，稳 态 时没 Ｅ一２ ＮＩ ｒ Ｂ∞ ＡＤ ＣＩ ＮＯＯ。电流检测 的作用多重 ，既能够检 有 静 差 。结 果 表 面 电机 有 较 强 的 自适应 性 能 ， 测过流 ，又能够反馈 电流 闭环 时候 的电流 量。 结果达到预期 目标 。 但是 ，有些注 意事项 需要 多加注 意，不能再电 这 里面：Ｎ 是定子 上的绕组 数；ｒ 是 转子 流不稳定 的时候进行检测 ，这样影 响采样 的精 参考文献 的内径 ；ｉ 是每相 的相 电流；Ｂ是 转子 的磁通 确度 ，应该在 中断比较稳 定的时间采样，这样 … １ 卢春 宏 ， 章玮 ． 新型 两相 无刷直流 电机 矢 密度；Ｌ是相感抗 ；ｃ ｏ 是角速度；Ｒ是相 电抗 ； 就能够有有效保障其精确度 。 量控 制 系 统 ［ Ｊ ］ ． 机 电 工程 ， ２ ０ １ ７ （ Ｏ １ ） ： ４ ５ — ４ ７ ． ０是转子 的位置角 。从 公式可 以得 出感 应 电动 １ ． ４ 驱 动 电路 势和 电机 的转 速成 正 比关系，转矩与相 电流也 ［ ２ ］王亮，马立新 ，杨威 ． 基 于 自抗扰控 制的 成正 比关系 ，因此 可利用 改变电机的转速 以及 无刷 直 流 电机 换 相 转矩 脉 动抑 制 的研 究 由 ＤＳ Ｐ发 生 的 Ｐ ｗＭ 波 对 于 电子 开 关 电流 的办法去控制 电机 。 【 Ｊ ］ ． 机 电 工程 ， ２ Ｏ ｌ ７ （ ０ １ ） ： ４ ８ － ５ ０ ． 器 而 言并不 会有 直接 的驱 动作 用，故 而应 于 ［ ３ ］ 郭丹蕊 ， 林晓 焕 ， 单 星 ，汪通．基 于Ｄ Ｓ Ｐ ＤＳ Ｐ与电子开关器间构建起驱动 电路，进而把 １ ． ２ 系统 的 控 制 方 法 的无刷 直流 电机 控制 系统研 究 … ．国外 Ｐ ＷＭ 信 号转换为适 于 电子开 关器运行 的开关 电子测量技 术 ， ２ ０ １ ６ （ ０ ２ ） ： ９ ９ － １ ０ １ ． 主控芯片是控制 系统 的关键部件 ，大多采 信号 。系统选 用 Ｒｅ ｃ ｔ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ出产 的适 合无刷直流 ４ ］ 庞 登峰 ， 冯作 全 ， 董峰 ， 基于Ｄ Ｓ Ｐ 无刷 直 用Ｔ ｌ公 司 生 产 的 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２型 号 处 理 器 ， 电机 的芯 片 Ｉ Ｒ ２ １ ３ ６ 。其 能 只用 １路 电源去 产 ［ 流 电机 控 制 系统的仿 真 与应 用 ［ Ｊ ］ ．现代 这 种处 理器 是专 门用 于 电机 的，功 能非 常强 生 ６路驱动信 号，以使得 驱动电路的构造变得 制造技术与装备 ， ２ ０ １ ６ （ ０ １ ） ： ４ ｉ － ４ ３ ． 大 ，能够对信 号处理 以及 计算方面具有很强的 相对简单一些 ，还能有效减少制造 的成本 。
基于DSP的电机控制系统设计与实现
基于DSP的电机控制系统设计与实现摘要随着电机在工业和家庭中的应用越来越广泛，电机控制技术变得越来越重要。
本文提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的电机控制系统，旨在实现对电机的高效控制和稳定性。
首先介绍了电机控制系统的基本原理，包括电机的特性和工作原理，然后详细介绍了DSP的基本原理和应用。
接着，根据电机控制的需求，设计了一个基于DSP的电机控制系统，包括硬件设计和软件设计。
最后，进行了实验验证，结果表明该电机控制系统具有良好的控制性能和稳定性。
关键词：电机控制系统，数字信号处理器，硬件设计，软件设计，控制性能，稳定性。
AbstractWith the increasingly widespread use of motors in industry and home, motor control technology has become increasingly important. This paper proposes a motor control system based on digital signal processor (DSP), aiming to achieve efficient and stable control of the motor. Firstly, the basic principles of motor control system are introduced, including the characteristics and working principles of the motor, and then the basic principles and applications of DSP are detailed. Then, according to the requirements of motor control, a DSP-based motor control system is designed, including hardware design and software design. Finally, experiments are conducted to verify the performance and stability of the motor control system, and the results show that the motor control system has good control performance and stability.Keywords: Motor control system, digital signal processor, hardware design, software design, control performance, stability.正文引言电机作为一种重要的动力设备，在工业和家庭中被广泛应用。
基于DSP的小功率无刷直流风机双闭环控制系统研究
Dianqi Gongcheng yu Zidonghua♦电气工程与自动化■基于DSP的小功率无刷直流风机双闭环控制系统研究马宁1胡应洪*王东林2(1.绵阳职业技术学院，四川绵阳621000;2.绵阳安普电器有限公司，四川绵阳621000)摘要+采用TMS320LF2407A、SI9979芯片研宄设计的小功率无刷直流风机控制系统，实现了对风机运行状态的稳定、有效控制，采用位置、速度双闭环控制结构以满足高精度、快速响应的性能要求，简述了系统研宄中所涉及的软硬件方 控制 结，系统风阻特性、机 性 性能要求，控制效果良关键词+DSP;无刷直流风机;双闭环控制；速度PI调节0引言小功率无刷直流风机，是指工作电压DC5〜48 V、输入 功率在0.5;144W，有软 功能的直流电机 I 设 应用 的性，要求 无电 、机械特性调节性性度好、运行 、小 ，被应用于IT、、光电产业、电子、3D、工业机器工业 设 研宄的无刷直流风机控制系统采用高性能的DSP芯片，采用有位置、速度 的双闭环控制 方，以满足电机控制系统 的计 精度控制要求。
1总体设计方案以TI公司推出的专用DSP控制器TMS320LF2407A为核 心，以Vishay Siliconix公司的SI9979无刷直流电机驱动芯片控制双通道MOSFET桥，实现对无刷直流风机的 、、制动控制。
由于驱动电采用24 V电，对DSP的3.3 V电压，，了制系统，高系统稳定性，控制 电路间设置了高速光电 HALL元件采电机的位置 ，构位置环系统；器采电机速构成速度环系统 方 1所示。
图1小功率无刷直流风机总体设计框图1.1位置环子系统了电机 运 中 现定位精，对位置 行检，以实现对位置的校正。
电机转动一周，定子完一个周期，正常情况下两次之位置的变应该是定值，即位置 应该是一个常，如果两次 之位置计数器同，将使得SI9979的IN a、IN b、IN c输入逻辑发生改变，从而改变载到MOSFET桥的控制 ，以控制开关管的 顺序，实现精准基金项目p四川省教育厅科研资助基金（18ZB0309);绵阳市科技计 17YFNY002)的位置控制。
基于DSP控制直流电机双闭环调速的研究
基于DSP控制直流电机双闭环调速的研究本文主要以数字信号处理器为主要控制手段设计的直流双闭环调速系统。
双闭环调速主要是速度调节器，另一个是电流调节器。
全控型的开关功率元件进行脉宽调制（PWM）控制形式变成当今的一种趋势。
并且速度反馈元件选用霍尔传感器，通过检驗霍尔传感器的指示灯与捕获端口来读取的状态是否一致。
然后是数字信号处理器的自动调节脉冲宽度，输出脉冲，驱动电路后，控制电机的速度[1]。
标签：直流电机；双闭环调速系统；霍尔传感器；DSP1 绪论本文主要以直流电器为研究对象。
我们希望采取工程设计方法来设计直流电机的速度，电流这2个方面的调速。
这次是以DSP为基础的来设计直流电动机的动态结构图，我们做了研究[2]。
在CCS3.3软件环境，对F28335的测试案例细细剖析，再次证明了这个控制方案的可行性。
2 系统的组成根据反馈控制律，利用物理量的负反馈，在一定条件下保持负反馈量。
然后，电流负反馈可以用来获得恒定的电流过程。
所以，我们期待的是：启动过程只是当前负反馈，无速度负反馈；达到稳态速度后，只有速度负反馈，以防止当前负反馈发挥作用。
为了让转速、电流负反馈都共同体现出自身在调节转速方面的价值，最初的想法是在系统中应用2个调节器。
分别调节转速、电流。
并且各自引入转速电流负反馈。
两者之间的嵌套连接的实现。
这构成速度，电流双闭环调速系统[3]。
3 双闭环直流调速系统的静特性分析（1）转速调节器不饱时[4]。
两个调节器都尚未达到其稳定状态。
因此输入偏置电压为零。
如此，（2）转速调节器饱和时。
ASR输出的电压Uim*达到极限的状态，转速的外环通常会看成开环。
这时转速的变化对系统的干扰就微乎其微了。
双闭环系统也就可以看成是一个单电流闭环调度系统了，且无静差。
稳定状态：其中，最大电流是由电机过载能力和允许最大加速度。
通过上述公式，可以知道该段的静态特性。
这下垂特性仅仅符合nn0），这时Un>ASR，ASR就会失去饱和状态。
基于DSP的无刷直流电动机双闭环控制程序软件设计
中图分类号:T M36+1 文献标识码:A 文章编号:100126848(2007)0620065205基于DSP 的无刷直流电动机双闭环控制程序软件设计曹少泳,孟 丹,程小华(华南理工大学,广州 510640)摘 要:详细列出无刷直流电机双闭环控制器软件程序流程图。
软件分为主程序初始化模块、电机起动模块、换相子程序模块、电流调节、速度调节子程序模块。
介绍了各模块功能。
关键词:T MS320LF2407A;无刷直流电动机;软件;设计;控制器Software D esi gn Ba sed on D SP for D ouble 2closed L oop Con trol Program of B LDCMCAO Shao 2yong,ME NG Dan,CHENG Xiao 2hua(South China Univ .of Technol ogy,Guangzhou 510640,China )ABSTRACT:This paper p r oposses a cost 2effective s oft w are design of BLDC M ,and s ome p r ocedure fl ow charts of main p r ogra m subr outine are offered .The syste m s oft w are involves five main modules:ini 2tializati on module 、the mot or start 2up module 、phase 2changing module 、current 2regulating module ands peed 2regulating module .It intr oqduces the module functi onand t w o p r ogra m s .KEY WO R D S:T MS320LF2407A;BLDC M;Soft w are,Design;Contr oler收稿日期:2006209212修改日期:20072052250 引 言无刷直流电动机控制系统软件设计要求根据输入的转子霍尔位置信号和反馈电流信号对电机进行换相,实现P WM 脉宽调制,达到对电机进行速度控制的目的。
基于DSP控制的双闭环直流调速系统设计
摘要本文介绍的是一种基于DSP TMS320LF2407A 芯片的双极性可逆PWM直流调速系统数字控制的设计和基于Matlab的仿真设计。
选用三相桥式不可整流电路供电。
选用H型双极可逆PWM驱动系统对电机进行控制，在一个PWM周期内，电动机电枢的电压极性呈正负变化。
驱动电路采用M57215BL芯片，通过DSP的PWM输出引脚PWM1-PWM4输出的控制信号进行控制。
用霍尔电流传感器检测电流变化，并通过ADCIN00引脚输入给DSP，经A/D转换产生电流反馈信号。
采用增量式光电编码器监测电动机的速度变化，经QEP1和QEP2脚输入给DSP,获得速度反馈信号。
通过PDPINIA引脚对电动机提供过电压和过电流保护。
运用MATLAB对设计好的系统进行仿真，双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制。
速度调节器ASR和电流调节器ACR均设有限幅电路，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅起限制启动电流的作用；ACR的输出作为触发器的移相控制电压。
系统的建模包括主电路的建模和控制电路的建模。
建模完成后即可进行仿真。
关键词：DSP TMS320LF2407A 芯片；PWM；双闭环直流调速系统；数字控制；Matlab;simulinkPWM DC motor speed digital control system design and simulationAbstractThis article is based on DSP TMS320LF2407A reversible chip bipolar digital control of PWM DC drive system design and simulation of Matlab-based design. Can not use three-phase bridge rectifier circuits. Use H-type bipolar reversible PWM control of the motor drive system in a PWM cycle, the motor armature voltage polarity was positive and negative changes. M57215BL chip driver circuit, through the DSP's PWM output pins PWM1-PWM4 output control signals. Hall current sensor with current changes, and through ADCIN00 pin to the DSP, by the A / D conversion produces the current feedback signal. An incremental optical encoder to monitor the motor speed changes, the QEP1 and QEP2 pin input to the DSP, to obtain the speed feedback signal. By PDPINIA pin provided on the motor voltage and over current protection. Good system design using MATLAB simulation, the characteristics of dual-loop speed control system is the system's current and speed controlled by two regulators. ASR speed regulator and current regulator are equipped with a limited increase circuit ACR, ASR's output as given ACR, the use of ASR's output from the restrictions limiting the role of starting current; ACR output as the trigger phase control voltage. System model including the main circuit modeling and control circuit modeling. After the completion of the simulation modeling.Keywords:TMS329LF2407A chip；PWM；double closed-loop DC-drive speed system；Digital control；Matlab;Simulink目录第一章绪论 (1)1.1论文选题背景及研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3论文研究的主要内容 (2)第二章方案论证 (3)2.1 系统设计要求 (3)2.2 系统方案选择和总体结构设计 (3)2.2.1 系统控制对象的确定 (3)2.2.2 电动机供电方案的选择 (3)2.2.2 系统控制方案选择 (6)2.2.3 总体结构设计 (8)2.2.4 系统的工作原理 (10)第三章硬件电路设计 (11)3.1硬件设计 (11)3.1.1 主电路选型 (12)3.1.2 整流电路选择 (13)3.1.3 PWM变换器设计 (13)3.1.4 PWM调速系统主电路 (14)3.1.5 直流电动机DSP控制和驱动电路 (15)3.1.6 速度测量 (16)3.1.7 电流检测电路设计 (18)3.1.8 IGBT驱动电路设计 (18)3.1.9 TMS320LF2407A DSP的结构介绍 (19)3.1.10 键盘和显示 (23)3.2 主电路中参数计算 (23)3.2.1 变压器二次侧电压U2的计算 (23)3.2.2 一次、二次相电流I1、I2的计算 (24)3.2.3 变压器容量的计算 (24)3.2.4 二极管整流桥VD1- VD6的选择 (24)3.2.5 输入滤波电容C0的选型研究 (25)3.2.6 平波电抗器的设计 (25)3.2.7 励磁电路元件的选择 (26)第四章调速系统设计 (27)4.1 模拟控制双闭环直流调速系统电路原理图 (27)4.2 调速系统的静态特性和动态特性分析 (28)4.3 调速系统调节器设计 (30)4.3.1 电流调节器设计 (30)4.3.2 转速调节器设计 (32)第五章仿真设计 (35)5.1仿真 (35)第六章软件设计 (37)6.1 程序流程图 (37)6.2 定点DSP的数据线Q格式表示方法 (38)6.3 数字PI调节器的DSP实现方法[1] (39)6.4 DSP控制程序的有关参数计算 (41)6.5 DSP控制程序 (41)总结 (43)参考文献 (44)致谢 (46)附录一：程序清单 (47)附录二：系统原理图 (55)第一章绪论1.1论文选题背景及研究意义直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广；过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。
基于DSP的直流伺服电机的双闭环控制系统
基于DSP的直流伺服电机的双闭环控制系统胡玮;阮健;李胜;汪晓文;邵汉卿【摘要】作为数字阀的电-转换器,电机的频率响应对数字阀的性能有非常直接的影响.为提高数字阀的动态响应,设计了直流伺服电机双闭环系统.该系统采用TMS320LF2812为控制核心,在脉宽调制(PWM)方法的基础上,加入了超前补偿网络提高电流环的带宽；采用PI控制算法实现了电机转子的精确定位.简述了实现该控制系统的硬件设计方案和软件控制策略.实验结果表明,该系统能够实现直流伺服电机的电流和位置控制,显著提高了电流环的频率响应.%As the electro-mechanical converter of digital valve, performance of the digital valve had been great impacted by frequency response of motor. Aiming at the improvement on dynamic response of digital valve, a dual-loop control system of DC motor was designed. TMS320LF2812 was selected as the core control element in this system. Based on pulse widthmodulation(PWM) control,by adding lead compensation network, the bandwidth of current loop was increased, position rotor precisely with PI control algorithm was realized. The hardware and software design solutions for this system were introduced. The experimental results show that DC servo motor system can achieve the current and position control, frequency response of current loop has been significantly increased.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2012(029)001【总页数】4页(P70-73)【关键词】直流电机;脉宽调制;频率响应【作者】胡玮;阮健;李胜;汪晓文;邵汉卿【作者单位】浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】TH137.52;TH39电机既可以用来提供功率(提供动力)，也可以用来提供控制(如转速、转角、位置等控制)。
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图 4b 表明，在 高 速 和 低 速 启 动 过 程 中 ，双 闭 环 系 统 具 有 较 好 的
加速性能。
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通用分布式地面测试系统模型
了重配置的意义。 解决此问题，关键在于测试系统的软、硬件体 以及满足对实时性、精度有高要求的测试任务需求。
要实现速度反馈和电流反馈的精确控制， 需要在控制系统
图 1 电机控制系统结构图 中引入速度调节器和电流调节器， 组成电流负反馈控制环和速 度负反馈控制环，其中电流反馈环为内环，速度反馈环为外环， 控制框图如图 2 所示。 为了获得良好的静态和动态性能，电流环 和速度环均采用 PI 调节器。 速度环根据给定速度与检测到的实 际 速 度 差 值 ，经 过 速 度 PI 调 节 器 对 相 应 的 差 值 进 行 处 理 ，处 理 结果作为电流环的给定值；同样，电流环需要根据电流给定值与 检 测 到 的 实 际 电 流 差 值 ，通 过 电 流 PI 调 节 器 处 理 差 值 ，并 将 差 值输出一定占空比的 PWM 波，该 PWM 波经驱动电路后作为功 率部分开关元件的门极信号。 电机启动时电流环起决定作用，当 电机速度稳定时速度环起主要作用。 电流环的主要功能为：①启 动过程的加速， ②对反拉时的电流保护， ③对电压波动的抗干 扰。 转速环的主要功能为：①实现转速调节无静差，②对负载变 化 起 抗 扰 作 用 ，③能 对 电 流 环 进 行 饱 和 非 线 性 控 制 。
器中；当整个序列转换结束后，ADC 向系统发出中断 请 求 ，以 便
处理采集转换后的电流信息。
基于 DSP 的电机双闭环控制系统
（GP）、 比 较 器 、PWM 单 元 、 捕 获 单 元 以 及 正 交 编 码 脉 冲 电 路 （QEP）。
控制系统采用一个比较单元和一个通用定时器产生输出脉 冲。 计数器根据所配置时钟计数，工作在连续增的工作模式下， 当计数器的值达到周期寄存器的值时， 返回零值并重新开始计 数。 在计数过程中，比较器的值不断与计数器的值比较，当发生 比较匹配时， 输出脉冲波， 同时相应的比较中断标志被置位。 F2812 经 过 电 流 环 PI 控 制 运 算 后 ，通 过 修 改 比 较 器 的 值 ，产 生 不同占空比的 PWM 波。 2．4 显示与通信
F2812 芯片的 ADC 模块是一个具有 12 位分辨率的、 流水
线 结 构 的 模－数 转 换 器 ，并 且 拥 有 16 个 模 拟 输 入 通 道 ，模 拟 输
入电压范围为 0～3V。 每 当 ADC 收 到 一 个 启 动 转 换 请 求 ，ADC
就可按照配置顺序自动执行转换， 转换结果被保存在结果寄存
在 MATLAB SIMULINK 仿 真 环 境 下 使 用 额 定 转 速 为 1750RPM、5HP、240V 的直流电机构建 双 闭 环 控 制 系 统 ， 控 制 系统模型仿真图如图 4 所示。
图 3 电流采样电路的调理电路图 根据检测模块得到的速度值和电流值实现电机转速控制。 当测量的实际转速低于设定转速时， 速度调节器的积分作用使 速 度 环 输 出 增 加 ，即 电 流 给 定 上 升 ，并 通 过 电 流 环 调 节 使 PWM 占空比增加，电动机电流增加，从而使电机获得加速转矩，电机 转速上升；当测量的实际转速高于设定转速时，转速调节器速度 环的输出减小，电流给定下降，并通过电 流 环 调 节 使 PWM 占 空 比减小，电机电流下降，从而使电机因电磁转矩的减小而减速。 当转速调节器处于饱和状态时，速度环输出达到限幅值，电流环 即以最大限制电流实现电机加速，使电机以最大加速度加速。 2．3 PWM 波输出 F2812 有 两 个 事 件 管 理 器 ：EVA 和 EVB， 它 们 是 电 机 控 制 应用中非常重要的外设。 每个事件管理器包括通用定时器
文献[2]中采用 单 闭 环 控 制 系 统 ，动 态 性 能 不 佳 。 为 了 实 现 电机转速的精确控制，采用双闭环系统进行转速控制。 双闭环控 制系统内环为电流环， 采用电流传感器采样并且转换为电压信 号输入至 DSP 的 ADC 模块，外环为速度环，采用光电编码器采 样，将脉 冲 信 号 输 入 至 DSP。 本 文 首 先 分 析 了 双 闭 环 电 机 控 制 系统的原理，包括系统结构和双闭环控制算法。 然后，给出了各 个模 块 的 具 体 设 计 方 法 。 最 后 ，通 过 在 MATLAB 的 SIMULINK 仿真环境中，建立直流电机双闭环系统仿真模型，对系统中的双 闭环控制算法进行仿真并获得到较好的仿真效果。 1 系统原理 1．1 基于 F2812 的电机控制系统
设时钟脉冲频率为 f，码盘上一圈孔 的 数 目 为 N，M1 为 一 个 测 量 时 间 周 期 内 测 速 脉 冲 计 数 值 ，M2 为 高 频 时 钟 脉 冲 计 数 值 ，
则转速为：
n＝ 60M1 f
（1流负反馈的控制，需要对电流进行检测，控制系统采
用茶花电子的电流霍尔传感 器 （CSM050AP）检 测 电 流 。 CSM－
图 4 双闭环直流调速系统转速曲线
图 4a 给出电机最高转速时的速度曲线， 从曲线中可以知，
控制系统在高速时超调量不大（13％），上升 时 间 tr＝0．15s，峰 值
时间 tp＝0．2s。 图 4b 给出电机最低 转 速 时 的 速 度 曲 线 ，从 曲 线
中可知，控制系统在低速时无超调，上升时间 tr＝0．5s。 图 4a 和
《工业控制计算机》2010 年 23 卷第 1 期
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基于 DSP 的电机双闭环控制系统
Design of Dual Closed－loop Control System Based on DSP for DC Motor
桂文斌 （东南大学自动化学院，江苏 南京 210096）
摘要 提出了一种基于 DSP 的电机双闭环控制系统设计方法， 解决了采用单片机控制电机时运算速度慢和运用单闭环控制 时动态性能不佳的问题。 采用速度环和电流环组成双闭环控制系统，运用增量式编码器对直流电机测速和霍尔电流传感器 检测电流，充分利用 F2812 的接口资源，同时结合 PI 算法实现电机速度精确控制。 在 MATLAB SIMULINK 仿真环境中建 立直流电机双闭环系统模型，对双闭环控制算法进行仿真并获得到较好的效果。 基于 DSP 的双闭环控制系统结构简单，外 围设备少，易进行控制算法的二次开发。 关 键 词 ：DSP， 直 流 电 机 ， 双 闭 环 ，MATLAB
串 行 接 口 SPI 和 SCI 模 块 是 控 制 器 最 基 本 的 接 口 模 块 。 F2812 中的 SPI 常用于为 DSP 扩展出更多的外设模块。 双闭环 控 制 系 统 中 的 显 示 器 模 块 由 MAX7219 和 LED 显 示 屏 组 成 ，使 用 DSP 的 SPI 接口连接显示器模块，将转速信息和电流信息实 时的显示在显示屏中。
测。 增量式编码器是测量电机转速的常用传感器，它将位移信息
转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉
冲的个数表示电机位移量。 测速模块中将码盘固定在电机轴上，
当码盘随着电机转轴旋转一圈时， 光电接收端接收透过码盘孔
的光源，利用光电效应转换为电脉冲，电脉冲经过整形放大电路
后输出至 DSP 的 CAP 端口进行计数。
工业生产中通常采用单片机控制直流电机的运行， 但是单 片机运算速度慢、接口资源少，难以满足实际应用中实时控制电 机的要求。 随着大规模集成电路的发展，数字信号处理（DSP）技 术不断成熟完善，在性价比、存储容量和运算速度等方面得到很 大 的 提 高 。 TMS320F2812 数 字 信 号 处 理 器 是 TI 公 司 推 出 的 DSP 控 制 器 ，它 是 基 于 C ／ C＋＋高 效 32 位 内 核 ，可 实 现 浮 点 运 算，不但运算速度快并且提供了丰富的接口资源，包括 MCBSP、 CAP、SCI、16 通 道 A ／ D、16 通 道 PWM、CAN 总 线 和 SPI 等 工 业控制中常用接口。
双闭环电机控制系统由上位机模块和下位机模块两大部分 组成，其系统结构图如图 1 所示。 上位机为 PC，下位机由 DSP、 电机驱动模块、电机、显示模块和检测模块五部分组成，上位机和 下位机之间通过串口进行通信。 上位机通过串口发送电机转速和 PID 参数至下位机并接收从下位机发送的速度信息。 在下位机模 块中，DSP 通过串行外 设 接 口 SPI 将 电 机 实 时 信 息 显 示 在 LED 显示器中，同时 DSP 接收检测模块的速度、电流信息，通过运算 处理将相应的 PWM 波输出至驱动模块， 从而驱动电机转动；同 时检测模块将电机信息反馈至 DSP，从而构成双闭环控制系统。 1．2 速度电流双闭环控制
图 2 双闭环系统控制框图
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2 系统设计
由 图 1 可 知 ，下 位 机 是 以 DSP 为 核 心 ，显 示 、检 测 、电 机 、
SCI 和驱动模块为外设的控制系统， 下面将给出各 个 模 块 的 详
细设计。
2．1 转速检测
要实现速度负反馈的控制， 需要对电机的运行速度进行实
时检测， 控制系统采用增量式编码器实现对直流电机的速度检
Abstract A DSP－based design schema for dual closed－loop control system of DC motor is put forward．The problems,low speed while the control system is based on SCM and poor dynamic performance while single closed－loop control is used,are resolved in this design schema．Based on the dual closed－loop control system by the composition of speed loop and current loop,and the incremental rotary encoder used to measure the current as well as the Hall current sensor applied to measure the current,in addition, the interfaces of F2812 are fully utilized and PI algorithm is used in this design,thus,this system can achieve the precise control of motor speed．This paper builds a dual closed－loop dc motor system model on MATLAB－SIMULINK． Keywords:DSP,DC motor,dual closed－loop,MATLAB