基于DSP的直流电动机数字控制系统设计--毕业设计
【毕业论文】基于DSP直流电机调速毕业论文
【关键字】毕业论文摘要近年来，随着新一代电力电子器件和微处理的推出，以及精确的电机模型和各种先进的控制策略的提出，极大的促进了电机控制的发展，使得精度高、调速范围宽、控制性能好的电机控制系统的实现成为了可能。
本文以直流电动机为被控对象，以TMS320C5402为处理器，设计了直流调速系统的主电路，完成了调制程序的编写。
并且设计了显示电路，完成了数据向主控制芯片的传送，实现了数据的交流。
采用了一种基于DSP芯片TMS320C54的PWM波形产生方法，用这种方法获得的PWM 信号的稳定性和精确姓优于用模拟电路和专用集成电路产生的PWM信号。
并介绍了PWM 原理及其在DSPTMS3205402芯片为核心的控制系统中的应用。
关键词：数字信号处理（DSP）控制器PID算法PWM波AbstractIn the recent years, with the appearance of the new power electron apparatus and microprocessor，the accurate asynchronous motor model and all kinds of advanced theories that have resulted in the development of motor control. The motor controller which haves high accuracy and control performance, wide speed regulating range can be possibly realized.In this paper direct current motor is the controlled object and is used TMS5402 as the Processor，the design of the main direct circuit, completed the preparation of the modulation procedures. And the design of the display circuit, completed the data to the main control chip transmission of data exchange.Introduced a micro controller-based TMS54 PWM waveform generator, This method was used PWM signal stability and accuracy better than analog circuits and the ASIC PWM signal. PWM also introduced in TMS54 principle at the core of the control system applications.Key words Didital Signal Processor(DSP) controller PID algorithmPulse Width Modulation目录引言DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
基于DSP的无刷直流电动机控制系统设计
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一般工业场合不需要调速的领域以往大多是采用三相或单相交流异步和同步电机。 随着电力电子技术的进步，在功率不大于 10KW 且连续运行的情况下，为了减少体积， 节省材料，提高效率和降低能耗，越来越多的电机正被无刷直流电机逐步取代，这类应 用有：自动门、电梯、水泵、风机等。而在功率较大的场合，由于一次成本和投资较大， 除了永磁电机外还要增加驱动器，因此目前较少有应用。 2.调速驱动机械 速度需要任意设定和调节，但控制精度要求不高的调速系统分为两种：一种是开环 调速系统，另一种是闭环调速系统 (此时的速度反馈器件多采用低分辨率的脉冲编码器 或交、直流测速等) 。通常采用的电机主要有三种：直流电机、交流异步电机和无刷直 流电机。这在包装机械、食品机械、印刷机械、物料输送机械、纺织机械和交通车辆中 有大量应用。 调速应用领域最初用得最多的是直流电机， 随着交流调速技术特别是电力电子技术 和控制技术的发展，交流变频技术获得了广泛应用，变频器和交流电动机迅速渗透到原 来直流调速系统的绝大多数应用领域。近几年来，由于无刷直流电机体积小、重量小和 高效节能等一系列优点，中小功率的交流变频系统正逐步被无刷直流电机系统所取代， 特别是在纺织机械、印刷机械等原来应用变频系统较多的领域，而在一些直接由电池供 电的直流电机应用领域，则更多的由无刷直流电机所取代。 3.精密控制 伺报电动机在工业自动化领域的高精度控制中扮演了一个十分重要的角色， 应用场 合不同，对伺服电动机的控制性能要求也不尽相同，在实际应用中，伺服电动机有各种 不同的控制形式：转矩控制/ 电流控制、速度控制、位置控制。无刷直流电机由于其良 好的控制性能，在高速、高精度定位系统中逐步取代了直流电机与步进电机，成为其首 选的伺服电机之一。目前，扫描仪、摄影机、CD 唱机驱动、医疗诊断 CT、计算机硬盘 驱动及数控车床驱动中等都广泛采用了无刷直流电机伺服系统用于精密控制。 4.其他应用 家用电器、大型同步电机启动等。
基于DSP的直流无刷电机数字控制系统的设计
基于DSP的直流无刷电机数字控制系统的设计发表时间：2019-09-19T14:29:54.233Z 来源：《中国西部科技》2019年第12期作者：杨敏如[导读] 随着我国电子电力技术的快速发展，永磁材料也得到了质的飞跃，基于现代控制理论的微处理技术有了巨大的发展，直流无刷电机拥有更长的使用寿命，并且运作效率更高，噪声也相对较小，在我国的航空、汽车、家电等诸多领域中有着广泛的应用。
本文主要围绕直流无刷电机控制技术的组成结构，直流无刷电机的工作原理进行分析，探讨基于DSP的直流无刷电机数字控制系统的设计方式，从而推动我国相关技术行业的不断发展杨敏如东昌电机（深圳有限公司）摘要：随着我国电子电力技术的快速发展，永磁材料也得到了质的飞跃，基于现代控制理论的微处理技术有了巨大的发展，直流无刷电机拥有更长的使用寿命，并且运作效率更高，噪声也相对较小，在我国的航空、汽车、家电等诸多领域中有着广泛的应用。
本文主要围绕直流无刷电机控制技术的组成结构，直流无刷电机的工作原理进行分析，探讨基于DSP的直流无刷电机数字控制系统的设计方式，从而推动我国相关技术行业的不断发展关键词：DSP；直流无刷；数字控制；系统设计一、直流无刷电机的组成结构直流无刷电机的结构，通常是由电机本体、位置传感器、开关三部分构成。
其中位置传感器通常代表获取转子位置信号的仪器，当绕组通电时，通过该元件的电流就会产生相应的磁场，在相互作用下，形成电磁转矩驱动电机的转子进行旋转。
由转子位置感应器检测到钻子磁铁的相应位置，根据位置信号控制电子开关进行相应的工作，定子电流随着转子位置变化产生一定的变化，线路的通道次序也在随之变化，控制着电机的换向。
（一）电动机本体在永磁无刷直流电机的结构中，电动机本体与永磁同步电机结构相似，其中定子绕组通常是多相绕组。
因为单一绕组的转矩波动通常比较大，因此采用多相绕组结构来保证电机转动的稳定性，转子永磁钢根据一定的绕组排布而实现相应的功能，如果将用磁钢直接安装在转轴上，磁体就需要安装在磁铁心里。
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DSP的无刷直流电动机控制系统设计
基于DSP 的无刷直流电动机控制系统设计胡卓林，毛宏宇，王书士，路靖（空军航空仪器设备计量总站，北京100070）摘要：介绍了无刷直流电动机的控制原理，给出了系统设计的整体方案，并详述了硬件电路和软件程序设计。
系统的测试结果表明，基于DSP 的无刷直流电动机控制系统，可以实现对电动机的全数字化双闭环控制。
关键词：无刷直流电动机；DSP ；智能功率模块；位置传感器中图分类号：TM33文献标识码：B文章编号：1674－5795（2010）04－0016－04Design of Brushless DC Motor Control System Based on DSP HU Zhuolin ，MAO Hongyu ，WANG Shushi ，LU Jing（Airforce Aviation Equipment Measuring Master Station ，Beijing 100070，China ）Abstract ：In this paper ，we introduced the control theory of brushless DC motor ，and proposed the design scheme ，software method and hardware electric circuit for whole system.The testing results show that the control system based on DSP can implement closed loop control the DC motor.Key words ：brushless DC motor ；DSP ；intelligent power module ；position sensors0引言无刷直流电动机具有高速度、高效率、高动态响应、高热容量、高可靠性、低噪声和长寿命等优点，特别是随着高性能单片机和专门用途的DSP （Digital Signal Processor ）微处理器的出现，无刷直流电动机的位置检测和换相更加准确稳定。
基于DSP的直流电机数字控制系统
基于DSP的直流电机数字控制系统A Dsp Based Digital Control System for DC Motors董期林，张淑梅(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033)摘 要介绍了一种基于DSP2407的直流电机数字控制系统，简述了实现该控制系统的硬件设计方案和控制策略。
关键词DSP 速度回路; 位置回路Abstract A DSP Based digital control system for DC motors is introduced. A hardware design method and control strategy for this control system is expounded.Keywords DSP Velocity Loop Position loop0 引 言随着DSP的发展，用DSP替代传统的单片机进行电机控制已成为一种潮流。
该系统采用TI公司TMS320LF240x系列的2407作为主控芯片，主要有以下优点：供电电压3.3V，功耗小；指令周期可达33ns；具有16通道10位A/D转换器，转换时间500ns；具有脉冲调宽波(PWM)输出电路；具有正交编码(QEP)电路。
这样就使整个系统的硬件设计变得简单了许多。
图1是整个系统的控制框图。
该控制系统以DSP为核心，其他部分的设计围绕着TMS320LF2407展开。
主要电路包括与上位机的串行通信电路、驱动电路、速度和位置检测回路等。
1.1 电源电路因DSP本身使用3.3V工作电压和1.8V锁相环工作电压，故系统采用TI公司推荐的电源芯片TPS73HD318将+5V电源电压转换成3.3V，采用3.3V、10M有源晶振HC04DY。
1.2 异步串行通信电路通过RS-232串行口进行DSP和PC机的异步通信。
由于上位机RS-232与下位机的电平不一致，需经转换后才能进行通信而DSP2407是3.3V供电，所以在MAX232和DSP之间需要加电平转换电路。
基于某DSP地无刷直流电动机控制系统地设计
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DSP的无刷直流电动机控制系统的设计
鉴于DSP的无刷曲流电效果统制系统的安排之阳早格格创做纲要：随着估计机技能、电力电子技能、微电子技能战新颖统制表面的飞快死长，曲流电效果统制系统正渐渐背数字化、智能化目标死长.正在曲流电效果统制系统中，保守的模拟系统已经出有符合那一趋势的死长.DSP技能的引进出有单办理了那一问题，而且共时大大普及了统制系统的统制粗度、真时性战稳当性；普及了系统的效用，大大减少了处事人员的处事强度.论文介绍了采与好国TI公司死产TM$320F2812型DSP芯片的无刷曲流电效果统制系统的基础结媾战处事本理，并仔细介绍了鉴于DSP技能的无刷曲流电效果统制系统的硬件电路及硬件安排.关键词汇：无刷曲流电效果；TMS320F2812；电机统制系统；霍我传感器;DSP-based Brushless DC Motor Control System DesignAbstractWithcomputer technology，power electronics technology，microelectronic technology and modecontrol 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 introductionof 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-basedDSP 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弁止往日，曲流电效果大多采与电刷战滑环组成的板滞整流子举止板滞换背，而那种板滞换背办法具备噪声大、火花、无线电搞扰、寿命短等缺面.目前，电子换背式电流无刷电效果出有但是克服了板滞换背式的缺面，而且既具备接流电效果结构简朴、运止稳当、维护便当等一系列便宜，还具备曲流电效果的运止效用下、无励磁耗费以及调速本能佳等诸多便宜.再加上连年复电力电子技能的飞快死长、新资料战新式电力电子器件的出有竭涌现，为曲流无刷电效果的推广应用挨下了脆真的前提.曲流无刷电效果正在航空航天、呆板人统制、调理器械、仪器仪容、家用电器等诸多范畴得到了广大的应用.连年去.随着DSP芯片制制战使用技能的出有竭老练，鉴于DSP的无刷曲流电效果统制系统的钻研越去越被人们所沉视.鉴于DSP的无刷曲流电效果统制正逐步与代鉴于单片机的无刷曲流电效果控TMS320F2812是好国德州仪器公司(TI公司)博门为工业应用而安排的新一代DSP处理器.该芯片采与了下本能的32位中央处理器、哈佛总线结构，下本能固态CMOS技能，主频最下可达150MHZ(时钟周期为6.67ns)；具备中部保存器接心XINTF，可扩展多达1MB的保存空问.一、启动统制处事本理1.1 系统接联关系图l是系统接联关系框图，真止机构使用曲流无刷电机动做启动本质.统制估计机给启动统制系统收出统制旗号，启动统制系统把统制旗号变更成相映功率旗号启动真止机构巾的电机疏通.图1 系统接联框图启动统制系统不妨真止数字统制战速度统制.数字统制是指统制系统只需给定目标位子，运止速度筹备由启动统制系统自动完毕；速度统制是指统制系统按周期筹备佳疏通速度，启动统制系统根据其指定速度举止疏通，而后把位子疑息反馈给统制估计机.图2、3分别是启动统制框图战本理图.启动统制板与电机旗号接心有三相功率旗号接心、霍我传感器换背接心、编码器角度位子反馈接心，启动统制板对于中接心罕见字通疑接心、速度统制模拟输进接心、位子反馈接心战报警检测接心等.图2：启动统制本理框图启动统制系统由DSP统制子系统战功率搁大器组成，DSP子系统依据位移、速度及加速度参数设定真止电机位子环、速度环战电流环统制，即真止数字化启动，爆收PWM启动三相功率搁大器，而后输出A、B、C旗号启动电机运止；电机内侧霍我换背传感器的旗号决断目前那个功率管导通.编码器收出二相出进900的脉冲疑图3：DSP战启动本理号，通过对于脉冲数计数，可知电机目前角位移，即真止位子关环统制.启动统制系统通过数据通疑接心或者模拟旗号接心与上位机通疑，接互电机运奇迹态疑息战位子疑息等.二．系统硬件安排2.1 启动统制系统的结构安排启动统制系统由DSP统制板战功率启动板形成，DSP统制板控制数据通疑、统制算法战监控，功率启动板包罗功率搁大电路、电流检测电路、接心电路战电源变更电路等.二块板对接形式如图4所示，采与面对面对接，中间走二板之间旗号，中间为牢固螺丝孔，那种结构牢固，模块化安排便于维建.2.2.1 统制板硬件安排统制板的硬件本理框图如图5所示，包罗二个接心，即系统接心战功率启动板接心.由于采与集成度下的器件，板上器件比较少，主要有DSP处理器、RAM、电源模块、旗号断绝、通疑电仄变更接心、模拟旗号接心、IO失集量变更接心，其中电源模块是把5V电源变更成为DSP处理器需要的3．3V战1．8V电源；旗号断绝是指DSP的旗号电仄3．3V，而中部旗号电仄5V，若5V旗号间接输进到DSP的引足会烧坏DSP处理器，果此需要正在3．3V战5V加进旗号断绝器件；通疑接心是提供传输数据接心电仄；IO失集量即变更成某军工统制系统需要的旗号电仄.TMS320F2812是TI公司为电机启动统制研制的博用统制芯片，该器件主要特性如下：(1)32位定面CPU；(2)150MHz时钟频次；图4：硬件结构示企图(3)128K×16位片上FLASH保存器；(4)18K×16位单周期片内RAM；(5)4K×16位BOOT ROM；(6)二个事变管制器(EVMA、EVMB)；(7)二个UART接心模块(SCIA、SCIB)；(8)CAN2、OB接心模块；(9)12位、16通讲A／D模块，80ns变更时间，0—3V模拟电压范畴；(10)3个32位CPU定时器；(11)3个中部中断；(12)56个通用I／O引足.图5：统制板硬件本理框图事变管制器EVM模块主要包罗：(1)8通讲16位PWM；(2)死区爆收战摆设单元；(3)正接脉冲编码接心QEP；(4)3个捕获单元，捕获曲流无刷霍我换背旗号；(5)中部可屏蔽功率或者启动呵护中断.由于该款芯片具备事变管制器，特天符合于搞电机启动统制.TMS320F2812具备单通讲串心战CAN总线接心，正在安排中利用现有通疑接心去真止需要功能的开垦.串心是最时常使用的通疑办法，故系统安排中采与串止接心.功率启动板的硬件本理框图如图6所示，包罗功率启动、电仄变更接心战检测电路.功率MOS模块战单相桥启动芯片组成电机功率模块，启动电机处事，其余电路用于保证电机稳当天运止.IR2132可用去启动处事正在母电压出有下于600V的电路中的功率MOS门器件，其可输出的最大正背峰值启动电流为250mA，而反背峰值启动电流为500mA.图6：功率启动板硬件本理框图它里面安排有过流、过压及短压呵护、启锁战指示搜集，使用户可便当的用去呵护被启动的MOS门功率管.器件的门极启动旗号爆收互锁延常常间，不妨预防共一桥臂上、下二个功率管共时导通.它自己处事战电源电压的范畴较宽(3—20V)，正在它的里面还安排有与被启动的功率器件所通过的电流成线性关系的电流搁大器，电路安排还包管了里面的3个通讲的下压侧启动器战矮压侧启动器可单独使用，亦可只用其里面的3个矮压侧启动器，而且输进旗号与TTL及COMS电仄兼容.2.3.3 电流检测电路最先，电流的检测是用分压电阻R去真止的，经运算搁大电路搁大后支人DSP的ADC输进端，A／D变更的最大变更电压为3V，每一次PWM周期对于电流采样一次，PWM的周期设为50µs，即电流的采样频次为20KHz.其次，要决定何时对于电流采样.曲流无刷电机采与齐桥单极性启动，即二个对于角开关管的上、下桥臂开关管皆采与PWM统制，开关管正在PWM周期的“开”瞬间，电流降下本去出有宁静，也出有宜采样，所以电流采样时刻正在PWM周期的“开”功夫的中部，如图7所示，对于V1、V6开关管的统制的波形.电流检测电路的安排主假如分压电阻参数、电压跟随等的安排，由于采与的曲流无刷三相电机，故需要有三个电流利讲.图7：PWM统制时电阻压落波形为了包管得到恒定的转矩，必须要对于三相曲流无刷电机举止换相.掌握佳妥当的换相时刻，不妨缩小转矩的动摇.电机的换相旗号是通过三个霍我传感器得到的.每个霍我传感器爆收180.脉宽的输出旗号，如图8所示三个霍我传感器的输出旗号互出进120.相位，正在每个板滞转动中公有六个降下或者下落沿，正佳对于应六个换相时刻.不过知讲换相时刻还出有克出有及粗确换相，还需要知讲该当换哪一相.TMS320F2812的捕获端心树坐为I／O心，并检测该心的电仄状态，便不妨知讲哪一个霍我传感器的什么沿触收的捕获中断.捕获端心的电仄状态称为换相统制字，换相统制字战换相的对于应关系参照硬件出计.霍我换相电路便是对于从霍我传感器输出旗号举止滤波，电仄变更电路.采与c谈话体例战模块化安排.硬件系统处事主要完毕启动统制系统的功能采用模式、运止参数出置、电机统制算法、数据通疑、模拟量支集、运止监视战其余障碍诊疗处事.电机统制算法是硬件开垦的沉面战易面，统制算法依据给定参数战电机真时反馈数据举止对于电机真时统制，该模块本能间接做用到启动统制系统本能；另一个处事硬件冗余度安排战障碍逻辑处理，主要用途是包管系统丁做的稳当性战真止机构的仄安性.数字化启动统制系统是指启动统制系统接支某统制系统的位子疑息，启动统制系统自动筹备电机疏通统制速度、位子检测，共时真时反馈目前电机处事状态战位子疑息.采与数字化启动统制系统，可普及所有系统的稳当性及统制粗度.为了包管此项关键技能的真止，采与了以下要收战步伐：(1)采与集成度下、频次下的DSP芯片，采用TMS320F2812器件其处事频次可达150MHz；(2)电机的三环统制由硬件真止，t环为位子环、速度环、电流环，预防了模拟电路中模拟元器件果为受环境果素做用而爆收时漂、温漂，做用统制粗度；(3)启动统制系统采与串心／CAN总线举止数据接互；(4)速度筹备采与曲线加落速算法包管运止宁静；(5)轨迹面预先连绝筹备，某军工自动统制系统给定的是失集位子面，启动统制系统通过轨迹拟合算法，使各个位子面仄滑过度，预防r电机一再停止开用，有好处普及电机寿命战运止稳固性.单通讲是指一个统制板有二个启动电机的电气通讲，一个通讲统制一个电机，每个通讲皆不妨独记处事.若检测到功率启动硬件非常十分，坐时开用另一通讲处事.单通讲的安排即启动统制系统引进冗余安排思维，普及启动统制系统的仄安性、稳当性.为了包管此项关键技能的真止，采与以下要收战步调：(1)正在硬件电路安排中，引进功率启动自检电路，通过自检电路不妨决定是电机障碍、功率启动电路障碍、硬件障碍；(2)正在爆收障碍时，最先举止硬件自检测.(3)正在硬件安排中，引进冗余出计，对于DSP二个EVM事变管制器举止分别统制，共时真时监视通讲中的硬件处事状态；(4)硬件复位，并报告工业统制估计机目前障碍本果.本文对于曲流无刷电效果的特性及新式DSP芯片TMS320F2812的本能等做．r仔细的介绍，并对于鉴于DSP 的无刷曲流电效果统制系统的安排做了认果然分解战介绍，并将该安排应用于某军工统制系统，博得r非常佳的效验，为DSP芯片TMS320F2812正在曲流无刷电机统制系统中的开垦、利JH，做了很佳的探索，具备一定的表面战试验价格.本文做家革新面：采与老练技能，落矮研制危害；采与集成化、模块化，普及稳当性战维建性；采与数字化安排，普及数据传输稳当性；采与单通讲安排，普及系统的仄安性. 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基于DSP的直流电动机调速系统设计与实现
摘要随着现代工业的不断发展，直流调速系统在许多领域获得了广泛的应用。
由于数字控制具有较好的控制性能和较强的抗干扰性，所以成为直流电机的主流控制方式。
为了进一步提高直流电机控制的现代化程度，电机的控制方法也由原来的单机独立模拟式控制转变为集中式数字式控制。
本文进行了基于DSP的直流电机调速系统控制器设计的研究与实现。
针对目前现有的条件和要求，建立了以DSP控制器为核心的直流电机调速系统，给出了系统的整体方案；系统根据调速原理，采用TI公司的TMS320LF2407A DSP芯片为控制芯片，利用H型电路进行对直流电机的调速控制，通过光电传感器对直流电动机的转速进行测定。
硬件方面，在分析了系统控制对象的基础上，以TMS320LF2407A为控制核心，设计了整个系统的硬件平台。
主要包括电源电路的设计、直流电动机驱动电路的设计、直流电动机测速电路的设计、DSP最小系统、键盘控制电路以及LCD显示电路的设计。
软件方面，在DSP的集成开发环境CCS下，利用C语言，进行了软件的设计与调试，实现了硬件的配置和整个控制器平台的所有功能，能用按键控制直流电动机的启动、停止、加速、减速、正转、反转功能，并将工作状态通过LCD显示出来，通过DSP定时器的配合使用，实现了软件脉冲触发功能，从而实现了直流电动机的测速功能。
通过对研制的DSP调速控制器的实验以及测试，该控制平台运行稳定，设计思路正确，实现了预期的功能，能够实现测速调速功能和显示功能，有着一定的实用价值。
关键词：直流电动机DSP 调速The Design and Realization of Speed Regulation System for DC Motor Based onDSPAbstractDirect-current speed regulation system has gained broad application in a lot of fields with rapidly development of modem industrialization．The Digital Control will become the mainstream of DC timing system by good performances and stable ability to resist the disturbance．In order to improve modernization，the control methods of DC timing system have changed from single control to network control．This paper studied and realization the design of controller in speed regulation system based on DSP, after aimed at the status of laboratory at present. To build a Direct-current speed regulation system using by DSP as core controller and made overall scheme. Using the TMS320LF2407A DSP of TI company, according to speed regulation principle. To controlled the timing of DC Motor using the H model circuit, and measured the rotary speed through photoelectric sensor for DC Motor.In hardware, the whole platform is designed by TMS320LF2407A as core controller, based on analyzing the controlled object. It is include of the electrical source circuit, the driving circuit for DC Motor, the circuit measurable revs for DC Motor, the DSP smallest system module, the circuit of control by keypad and the showing circuit by LED.The software achieves all the functions of system and accomplish with hardware configure, which is debugged in the CCS IDE and using C language．The system make the function of start, stop, forward, backward, acceleration, deceleration through keypad, and show the state by LED. Measuring revs for DC Motor and realization the function pulse spring by software cooperate in DSP timer.The running stability of system, the correctness of designing and all the intending functions were demonstrated by experiment and testing for the device of DSP controller．It could control the speed of DC motor and monitoring controller by LED. This platform has a good promotion value.Keywords:DC Motor;DSP;Speed Regulation目录1 引言 (1)1.1课题研究综述 (1)1.1.1 国内外研究动态 (1)1.1.2 发展趋势 (2)1.2课题完成的内容及选题意义 (3)1.2.1 完成内容 (3)1.2.2 选题意义 (3)1.3课题研究的主要内容及章节安排 (4)2 直流调速原理 (5)2.1调速方法 (5)2.1.1 直流电动机调速方法 (5)2.1.2 PWM调速控制原理 (6)2.2测速方法 (11)2.3本章小结 (12)3 DSP控制器介绍 (13)3.1DSP芯片发展及结构 (13)3.1.1 DSP芯片发展 (13)3.1.2 DSP芯片结构原理 (13)3.2控制器TMS320LF2407A介绍 (15)3.2.1 控制器TMS320LF2407A特点 (15)3.2.2 设计用到的模块 (16)3.3DSP开发 (18)3.3.1 DSP开发所需硬件资源 (18)3.3.2 DSP软件开发 (18)3.4本章小结 (19)4 硬件设计 (20)4.1系统总体方案 (20)4.2DSP供电电源设计 (21)4.3JTAG接口电路设计 (21)4.4键盘控制电路设计 (23)4.5LCD液晶显示控制电路设计 (23)4.6直流电动机PWM调速测速电路设计 (25)4.6.1 直流电动机PWM调速电路设计 (25)4.6.2 转速采集电路设计 (26)4.7本章小结 (27)5 软件设计 (28)5.1CCS简介 (28)5.1.1 安装过程 (28)5.1.2 CCS软件简介 (29)5.2程序设计 (31)5.2.1 主程序流程图 (31)5.2.2 主要模块程序流程图 (32)5.3本章小结 (36)6 结论 (38)6.1调试结果 (38)6.2总结 (39)谢辞 (40)参考文献 (41)附录 (42)1开发板外形图 (42)2设计的总电路图 (43)3设计的总程序 (44)外文资料 (60)1 引言1.1 课题研究综述一个多世纪以来，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。
基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计
基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计摘要本文围绕无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)控制系统设计中的几个关键技术--位置检测、起动和控制方法进行了深入的研究，对无位置传感器无刷直流电机运行方式进行了全面的分析，在此基础上提出了瞬时状态检测与预测估计相结合的转子位置检测新方法，并通过“三段式”方法实现起动。
为了提高系统的调速性能，控制方法采用了转速、电流双闭环。
控制系统设计采用TI公司TMS320LF240x系列的DSP芯片作为控制核心。
借助于DSP强大的处理能力和丰富的外设，整套系统省去了以往复杂的硬件电路，采用结构更加合理的软件，实现了系统的大部分功能，从而提高了系统的可靠性。
实验结果表明，电机起动快速、稳定，具有较宽的调速范围。
同时，该系统还具有结构简单、可靠性高等特点，具有广泛的应用前景。
关键词：无位置传感器；无刷直流电机；位置检测；闭环控制；数字信号处理器；起动Design of Brushless DC motorControl system based on DSPAbstractThis paper mainly study some pivotal techniques—position detection , start and control method, which surrounds brushless DC motor (BLDCM) without position sensor control system's design. On base of analyzing and studying the run mode of BLDCM, we present a new rotor position detection method which was instantaneous state detection combined with state predict , and use " three sect" start method . In order to improve the speeding performance, we adopt the two closed-loop control strategy of speed and current. The MCU of system is the TMS320LF2402 DSP chip. In virtue of powerful processing capacity and plenty peripherals of DSP, the system adopt more reasonable software structure instead of the former complicated hardware circuit, and get better dependability. Experimental results show that the motor start fast and stable with wider area of speeding. This BLCDM control system has the characteristic of simple structure, high dependability, and can be used in many fields. Keywords: Sensor less；Brushless DC motor；Position detection；Closed-loop control；Digital signal processing (DSP)；Start目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究内容 (3)1.2.1 转子位置检测技术的研究 (3)1.2.2 起动方法的研究 (3)1.2.3 电机控制方法的研究 (4)1.3 本人在课题中承担的工作 (4)第2章系统总体方案设计 (5)2.1 系统总体构成 (5)2.2 无刷直流电机数学模型 (6)2.3 转子位置检测方法的选择 (7)2.3.1 反电势法 (8)2.3.2 电流法 (9)2.3.3 磁链估计法 (10)2.3.4 状态观测器法 (11)2.3.5 人工智能方法 (11)2.4 起动方法的选择 (12)2.4.1 硬件起动电路 (12)2.4.2 预定位起动方式起动 (13)2.4.3 三段式起动 (14)2.5 系统控制核心及控制方法的确定 (15)2.5.1 控制核心的确定 (15)2.5.2 控制方法的确定 (15)2.6 课题中存在的难点和关键技术 (16)第3章关键技术研究 (18)3.1 转子位置检测技术 (18)3.1.1 瞬时状态法原理 (18)3.1.2 反电势过零点预测估计原理 (22)3.2 三段式起动 (24)3.2.1 同步切换技术 (24)3.2.2 电机起动阶段的电压适应技术 (25)3.2.3 假起动现象的形成和辨别 (26)3.3 转速、电流双闭环控制 (27)3.3.1 PID控制原理 (27)3.3.2 双闭环调速系统的设计 (29)3.3.3 PID 的参数整定 (32)3.4 PWM脉宽调制技术 (33)第4章系统硬件设计 (37)4.1 控制系统硬件总体构成 (37)4.2 DSP控制系统硬件设计 (38)4.2.1 DSP最小系统的构成 (38)4.2.2 DSP芯片供电设计 (38)4.3 控制系统功率主电路设计 (39)4.3.1 驱动芯片介绍 (39)4.3.2 功率主回路设计 (40)4.4 转子位置检测电路设计 (40)4.5 3.3V与5V混合逻辑系统设计 (41)4.6 控制显示面板设计 (42)第5章系统软件设计 (44)5.1 DSP软件开发介绍 (44)5.1.1 C编译器概述 (44)5.1.2 DSP的软件开发方法 (45)5.1.3 DSP中断介绍 (47)5.2 系统软件总体结构及设计 (48)5.2.1 系统软件总体结构 (48)5.2.2 主程序设计 (48)5.2.3 紧急停机中断设计 (50)5.2.4 位里检测中断设计 (50)5.2.5 定时器1中断设计 (52)第6章结束语 (53)参考文献 (55)谢辞 (57)第1章绪论1.1 研究背景一个多世纪以来，电动机作为机电能量转换装置，一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
基于DSP的直流电机数字控制系统
＋ Ｖ ５
２ ｋ ０１ Ｆ
利 用 Ｄ Ｐ与 Ｒ 一３ Ｓ Ｓ２ ２串行 口进行 Ｄ Ｐ和 Ｐ Ｓ Ｃ机
收 稿 日期 ：２ ０ —０ ２ ０５ ４ ８
—
图 ２ ＴＭＳ ２ ＬＦ ４ ７与 ＭＡＸ２ ２接 口 电路 ３０ ２０ ３
６２ 一
维普资讯
用 Ｄ Ｐ替代 传 统 的单 片 机进 行 电机 控 制 已成 Ｓ 为 一种潮 流 。本系 统采 用 ＴＩ 司 ＴＭＳ ２ Ｌ ２ ０ 公 ３０ Ｆ ４ ｘ 系列 的 ２ ０ ４ ７作 为 主控 芯 片 。主 要有 以下 优 点 ：供
电电压 ３ ３ ． Ｖ，功耗 小 ；指令 周 期 可达 ３ ｎ ；具 有 ３ｓ
统 的硬 件设 计方 案和 控制 策略 。
关键词 ：直流 电动机 ；Ｄ Ｐ Ｓ ；速度 控制 ；位置 控制 ；数 字控制 系统
Ｔｈ ｇ ｔ ｌＣｏ ｒ ｌ Ｓ ｓ ｅ ｆ ＤＣ ｏ ｏ ｓ ｄ ｏ Ｐ ｅ Ｄｉ ｉａ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｏ Ｍ ｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ ＤＳ
１ 硬 件设 计
图 １ 系统 的控 制 框 图 。该 控 制 系统 以 Ｄ Ｐ 是 Ｓ
的异步 通信 。由于 Ｒ 一 ３ Ｓ ２ ２电平 与 下位 机 的 电平不
一
致 ，需 经 电平 转 换 后 才 能 进 行 通 信 。ＤＳ ２ ０ Ｐ４７
是 ３３ ． Ｖ供 电 ，所 以在 ＭＡＸ２ ２和 Ｄ Ｐ之 间需 要 ３ Ｓ
基 于 ＤＳ Ｐ的 直 流 电 机 数 字 控 制 系 统
董期 林 ，张淑 梅
（ 国 科 学 院 长 春光 学精 密机 械 与 物理 研 究 所 ，长 春 １ ０ ３ ） 中 ３０ ３
摘 要 ：介 绍 了一种 基于 Ｄ Ｐ Ｔ ３ Ｏ Ｆ ４ ７的直流 电机 数 字控 制 系统 ，简述 了实现 该 控制 系 Ｓ ＭＳ ２ Ｌ ２ Ｏ
《2024年基于DSP的无刷直流电机控制系统设计和仿真研究》范文
《基于DSP的无刷直流电机控制系统设计和仿真研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，无刷直流电机因其高效、低噪音、长寿命等优点，在各个领域得到了广泛的应用。
DSP（数字信号处理器）以其强大的计算能力和控制能力，成为了无刷直流电机控制系统的核心部件。
本文旨在深入探讨基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计和仿真研究。
二、无刷直流电机基本原理与结构无刷直流电机是一种永磁式电机，它采用电子换向技术取代了传统的机械换向方式。
主要由电机本体、位置传感器、电子换向器等部分组成。
其工作原理是通过位置传感器实时检测转子的位置，然后通过电子换向器控制电流的通断，使电机产生连续的转矩。
三、DSP在无刷直流电机控制系统中的应用DSP以其强大的数据处理能力和实时控制能力，在无刷直流电机控制系统中发挥着重要作用。
DSP通过接收位置传感器的信号，实时计算并控制电子换向器的开关状态，从而实现对无刷直流电机的精确控制。
此外，DSP还可以通过算法优化，提高电机的运行效率，减小噪音和振动。
四、基于DSP的无刷直流电机控制系统设计（一）硬件设计硬件设计主要包括DSP控制器、电机本体、位置传感器、电子换向器等部分。
DSP控制器是整个系统的核心，负责接收和处理位置传感器的信号，控制电子换向器的开关状态。
电机本体是无刷直流电机的动力来源，位置传感器实时检测转子的位置，电子换向器根据DSP的控制信号进行电子换向。
（二）软件设计软件设计主要包括DSP控制器的程序设计和算法优化。
程序设计包括初始化程序、中断处理程序、控制算法程序等部分。
算法优化主要是通过改进控制算法，提高电机的运行效率和精度。
五、仿真研究通过MATLAB/Simulink等仿真软件，对基于DSP的无刷直流电机控制系统进行仿真研究。
通过建立电机的数学模型和控制系统模型，模拟电机的实际运行过程，验证控制系统的有效性和可行性。
仿真研究主要包括电机的启动、调速、负载变化等过程的模拟，以及控制系统对电机性能的影响的分析。
基于DSP的直流电机全数字控制系统
１ 永磁石墨电刷直流电机控制系统简介 永磁石墨电刷直流电机应用广泛，遍及几个技术领域，控制方法和 运行方式很多。本方案介绍以单相 Ｈ 联接永磁方波 ＰＷＭ 控制方案，通 电方式采用单通方式。 控制系统原理框图如图 １ 所示。
图 １ 控制系统原理框图 ２ 系统硬件配置 以数字信号处理器为控制核心的全数字控制器硬件结构如图 ２ 所 示。从图 ２ 可以看出系统主要有以下几部分：控制器核心 ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２； 外围接口电路；功率电路。
科技信息
高校理科研究
基于 DS P 的直流电机全数字控制系统
江西工业工程职业技术学院 夏路生 廖世海
［摘 要］传统直流电机调速系统的控制结构多采用速度环与电流环双闭环控制。由于电机电流变化较快，因而对电流控制的实时 性要求较高，在控制上速度环采用数字调节器结构，电流内环多采用模拟调节器。电力电子器件及微处理器的发展为高性能伺服系 统提供了实现手段。随着 ＴＩ 公司面向电机控制的新一代 ＤＳＰ－ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 的推出，由于其 ＤＳＰ 内核 １５０ＭＩＰＳ 的高速处理能力和 面向电机控制的专用外围设备，利用微处理器进行 ＰＷＭ 信号实时调制，实现包括电流环的全数字调速系统成为可能 。本控制方案 以 ＴＩ 公司电机专用芯片 ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 为核心的全数字永磁石墨电刷直流电机控制及硬件实现 。 ［关键词］ＤＳＰ ＰＷＭ 永磁石墨电刷直流电机
（上接第 ４６２ 页） 力矩波动改善低速性能。
实验结果：当给定速度为 ２０００ｒｐｍ，速度响应曲线如图 ４ 所示。当给
定速度为 １ｒｐｍ，速度响应曲线如图 ５ 所示。（速度量化误差 ０．７５ｒｐｍ）
画、影音等多媒体教学手段，增加课程的信息量，同时增加课堂讨论内 容。而且绝大部分教师都制作了内容体系一致，形式各异，体现特色的 ＣＡＩ 多媒体教学课件，并不断补充完善。使整个课堂教学过程直观生 动，教学效果有了明显提高。
DSP基于DSP无刷直流电动机调速系统的设计
基于DSP无刷直流电动机调速系统的设计1无刷直流电动机本文针对有刷直流电动机存在换向火花、机械换向困难、磨损严重等缺点，提出了采用无刷直流机来代替有刷直流电动机，来提高控制系统的控制质量,本文设计了无刷直流机的数字控制方法。
由于DSP具有处理数据量大、实时性好和精度高等优点,所以本文控制器采用的是DSP。
此系统的双闭环就是通过DSP 软件编程实现的，比起以往的用模拟器件实现的控制系统，其整个系统结构比较简单、控制精度高并且具有很强的灵活性，系统可根据用户的控制要求只需更改设定参数（即指令操作数）就可以实现其控制结果。
本文对无刷直流机的结构和工作原理做了简单的介绍，以为了更好地理解无刷直流机控制系统。
虽然用位置传感器检测转子位置的方法比较直接，但位置传感器必须安装在电动机轴上，使电动机更加笨重，并且增加了整个系统的机械磨损等，所以本文采用了无位置传感器方法来获得转子位置信号,本文采用反电势检测法。
为了使整个系统能够可靠运行，因而采用了转速电流双闭环，转速环和电流环都采用PI调节器。
1.1 无刷直流机的结构无刷直流机的转子是由永磁材料制成的,具有一定磁极对数的永磁体。
为了能产生梯形波感应电动势，无刷直流机的转子磁钢的形状呈弧形（瓦片状），气隙磁场呈梯形分布。
定子上有电枢，这一点与永磁有刷直流电动机正好相反。
无刷直流机的定子电枢绕组采用整距集中式绕组，绕组的相数有二、三、四、五相，但应用最多的是三相和四相。
各项绕组分别与外部的电子开关电路相连，开关电路中的开关管受位置传感器的信号控制。
无刷直流机的工作离不开电子开关的电路，因此由电动机本体、转子位置传感器和电子开关电路三部分组成了无刷直流机控制系统。
其原理框图如图1-1所示。
图中，直流电源通过开关电路向电动机定子绕组供电，位置传感器随时检测到转子所处位置，并根据转子的位置信号来控制开关管的导通和截止。
从而自动地控制了哪些绕组通电，哪些绕组断电，实现了电子换向。
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DSP的直流电机控制系统的设计
从 电机控制方面来看，Ｄ Ｓ Ｐ 的应 用是主 要的领域之一 。本文选取 了以 Ｄ Ｓ Ｐ为基础 的 无刷直流 电机控制器案例，其双控制单元结 构能够在一 定程度上提升相关系统的运行 效能。无刷直流 电机采用 电子换相来替换 了 机械 换相 ，不仅使直流 电机具备 了良好的调 速性能，其体积也不大，有着较高 的使用效 率，在 不少领域都得到 了广泛的普及与应 用 。从实际应用来看，在采用 了无位置传感 器控制技术 以后 ， 不但很好地克服 了原先外 鬣式位 置传感器的弊病，而且还在此基础 上，进 一步拓展 了无刷直流 电机在相关方面 的应用 范围。本设计运用 了 Ｐ ８ ９ Ｌ Ｐ Ｃ ９ ３ ２以及 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ４ ０ ６来协调相关的设计工作， 从而 更好地 实现控制器的功能。在其应 用过程 中， 最为重要 的控制算法是在 Ｄ Ｓ Ｐ中完成的 ， 因此 能够发挥 自 身快速运行控制算 法的特 征 ，在此过程中，还能够运用单片机实现操 作者与系统界面的 良好交互作用 。
直流 电机 能够合理地运用激磁 电势，确定换 流 时序 。 在 转处在静止状态或者或低速状 态 的过程 中，激磁 电势表示为零或激磁电势 太小 ，从而不能得到正常应用。所 以务必要 采用启动控制的方式，同步启动 以及加速 电 动机 ，在最后环节还要将电机切换到正常 的 运行状态 。电机启动流程如 图 １ 所示。
所 需要 的电压值 。从电机主回路来看 ，其 自 身的 ４ ８ Ｖ直流 电压 ，能够通过 ６ Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ功率 管逆变桥 开展相应 的 Ｄ Ｃ ／ Ａ Ｃ变换，这样才能 更好地驱动 电机进行运转 。对 电机而 言，每 相 的驱动 电流可 以通过大 电流采样电阻进 行 回流 ，到达 Ｉ Ｒ ２ １ ３ ０ 。与此 同时 ，Ｉ Ｒ ２ １ ３ ０ 还 能够依据 回馈 电流值 ， 科学地分析 以及裁 定 电机 当前 的运行状况 。如果 电机在运行过 程 中出现 了异常状况 ，那么 Ｉ Ｒ ２ １ ３ ０就能够 在Ｆ Ａ Ｕ Ｌ Ｔ端形成相应的报错信号，将其返回 到控制器 中， 在此过程中， 还会把输入锁死 ， 输 出低 电压 ，从而使电机停止运转 。在控制 器合理地调整 了错误信息之后，驱动系统能 够很好地复位 ，控制器能够形成准确无误的 驱动信号 。 Ｉ Ｒ ２ １ ３ ０能够合理地取消出错锁死 状态 ，并再次进行工作，电机重新进入到正 常工作 的状态 中。Ｄ Ｓ Ｐ 控制器能够在电机 上 电之后 ， 按照所检测和获取的无刷直流 电机 相关参数输 出状态来进行判断，合理地确定 如何将 Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 功率管开启。与此同时，为 了更好地实现 以及完成现场网络控制 工作， 在本设计研究 中， 还为该系统配置了 Ｃ Ａ Ｎ总 线接 口以及 ４ ８ ５接 口。
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DSP的直流电机控制系统
科技大学课程设计报告直流电机的控制设计人：成凤强专业：电子信息工程班级：电子131502学号：201315020204指导教师：雄二零一六年十二月第一章设计目的及要求2一、设计目的2二、设计要求2第一章设计原理与方案2一、设计原理2二、控制原理6第三章硬件设计6一、ICETEK DSP教学实验箱简介7 第四章软件设计16一、程序编制16二、实验程序流程图17第五章系统调试18一、实验准备18二、实验程序19第六章结论分析19第一章设计目的及要求一、设计目的1.学习用C语言编制中断程序，控制VC5416 DSP的通用I/O管脚产生不同占空比的PWM信号。
2.学习VC5416DSP的通用I/O管脚的控制方法。
3.学习直流电机的控制原理和控制方法。
二、设计要求开始运行程序后，电机以中等速度转动(占空比=60，转速=2)。
在小键盘上按数字‘1’一‘5’键将分别控制电机从低速到高速转动(转速==1 ^-5) 。
在小键盘上按数字‘0’键将控制电机停止转动。
在小键盘上按‘+’或‘一’键切换电机的转动方向。
第一章设计原理与方案一、设计原理第一步TMS 初始化。
第二步PWM调速。
第三步键盘控制1.TMS320VC516 DSP的McBSP引脚:通过设置McBSP的工作方式和状态，可以实现将它们当成通用I/O引脚使用。
2.直流电机控制:直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。
近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。
随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电了功率元器件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制((Pulse Width Modulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。
3.PWM调压调速原理直流电动机转速n的表达式为:n=U-IRK∅其中，U为电枢端电压;I为电枢电流;R为电枢电路总电阻;中为每极磁通量;K为电动机结构参数。
所以直流电动机的转速控制方法可分为两类:对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。
基于DSP的直流电机控制
编号200903122009031225 南京航空航天大学金城学院毕业设计题目基于DSP的直流电机控制硬件部分学生姓名石高祥学号2009031225系部自动化系专业电气工程与自动化班级20090312指导教师田小琴讲师二〇一三年六月南京航空航天大学金城学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：基于DSP的直流电机控制硬件部分）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：石高祥2013年05月27 日（学号）：2009031225毕业设计（论文）报告纸基于DSP的直流电机控制硬件部分摘要随着现代控制理论、电力电子技术和微电子技术的不断发展，现有的运动控制系统正朝着高精度、高性能的方向不断前进。
以MCS-51为代表的单片机已难以满足系统要求。
而电机控制是一个很复杂的控制问题，它需要大量的计算才能实现，因DSP既有高性能的DSP 内核，又有丰富的功能外设电路，且很快的计算速度正好可以解决电机在控制算法方面的复杂性。
本文采用TI公司推出的专用DSP芯片TMS320F2812芯片作为控制核心，在分析了控制对象的基础上，设计了整个系统的硬件平台。
根据电机驱动系统的控制要求，以及直流电机的特点和DSP芯片的功能，设计了PWM的直流电机控制方案。
并根据该方案完成了控制系统的硬件设计。
硬件电路主要包括供电电路、复位电路、时钟振荡电路、外扩FLASH电路、JTAG接口电路、SCI串口通讯电路、AD转换电路、PWM驱动电路。
最后，与软件程序仿真调试，基本实现了预期效果。
关键词：直流电机，DSP，TMSF2812，PWM毕业设计（论文）报告纸The Control of DC Motor Based on DSP (HardwarePart)AbstractBy the development of the theory of modern control, power electronics and microelectronics, in order to satisfy the demands of the modern technologies, the demands of electric drive system are more adaptive capability and more stability. The driving system based on DSP is replacing the system based on MCS-51 by DSP’ advantages such as high-speed calculation, wealthy peripherals and so on.In the paper, the whole platform is designed by chip-TMS320F2812 as core controller, based on analyzing the controlled object. According to the demand of motor drive system, as well as DC motor characteristics and the functions of DSP, a PWM control system project of DC motor has been adopted. About the control system of DSP, the hardware design of the control system is dissertated in detail. The main circuits include power supply circuit, reset circuit, clock oscillation circuit, external expanding FLASH circuit, JTAG interface circuit, serial communication circuit, AD circuit and PWM drive circuit.Finally, simulating the hardware with software, the results show that the system can realize the expecting function.Key Words: DC motor; DSP; TMSF2812; PWM毕业设计（论文）报告纸目录摘要 (i)Abstract ................................................................................................................................................ i i 第一章引言. (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 直流电动机控制的发展现状 (1)1.3 研究内容 (3)第二章直流电机工作原理及DSP的选择 (5)2.1 直流电机工作原理 (5)2.1.1 直流电机的结构 (5)2.1.2 直流电机的基本工作原理 (6)2.1.3 直流电机的调速原理 (6)2.1.4 直流电机的数学模型 (7)2.2 控制芯片 (9)2.2.1 芯片的选择 (9)2.2.2 TMS320F2812部分功能介绍 (10)第三章硬件电路设计 (14)3.1 供电电源模块 (14)3.2 驱动模块 (15)3.2.1 PWM调速原理 (15)3.2.2 电机驱动电路 (16)3.3 A/D转换模块 (17)3.4 SCI串口通讯 (17)3.5 复位电路 (18)3.6 JTAG接口电路 (19)3.7 外扩FLASH电路 (20)毕业设计（论文）报告纸3.8 电路设计图 (21)3.8.1 电路设计原理图 (21)3.8.2 电路设计PCB (22)3.8.3 电路设计实物图 (23)第四章总结与展望 (24)参考文献 (25)致谢 (26)毕业设计（论文）报告纸第一章引言本章介绍了本课题的选题背景和意义，然后介绍了直流电机的特点及其发展概况以及直流电机在工业控制等领域中的具体应用，同时阐述了直流电机控制中有待研究的一些问题。
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华中科技大学文华学院毕业设计(论文)基于DSP的直流电动机数字控制系统设计学生姓名：徐聪颖学号： 080301011111 学部（系）：机械与电气工程学部专业年级： 08级电气工程及其自动化指导教师：杨风开职称或学位：高工2012 年 5 月20日目录摘要 (3)Abstract (4)前言 (4)1 课题完成内容 (6)1.1 完成内容 (6)1.2 章节安排 (7)2 直流电机工作原理以及调速原理介绍 (7)2.1 调速方法 (7)2.1.1 直流电机调速系统 (7)2.1.2 PWM调速原理介绍 (8)2.2 测量装置介绍 (12)2.2.1 电动机转速测量 (12)2.2.2 电流的测量 (14)3 DSP控制器介绍 (15)3.1 DSP发展 (15)3.2 TMS320LF2407介绍 (16)3.2.1 TMS320LF2407发展 (16)3.2.1 TMS320LF2407特点 (16)3.2.2 TMS320LF2407开发环境 (18)4 硬件设计 (19)4.1 整体控制方案设计 (19)4.2 电源电路设计 (19)4.3驱动电路的设计 (20)4.3.1 驱动方案及器件选择 (20)4.3.1 驱动电路原理 (22)4.3转速测量电路 (22)4.4 JTAG接口电路设计 (23)4.5 电流检测电路设计 (24)5 程序设计 (25)5.1 主程序设计 (25)5.2 主要模块的设计 (26)5.2.1 PWM发生模块 (26)5.2.2 电机启动模块 (27)5.2.3 按键模块 (28)5.3 设计环境介绍 (29)5.3.1 CCS简介 (29)5.3.2 CCS系统配置 (29)结束语 (30)参考文献 (31)致谢 (32)基于DSP的直流电动机数字控制系统设计摘要目前工业生产中绝大多数采用无刷直流电机，为了保证电机控制的准确方便，随着现代技术的进步，我们开始研究数字控制技术。
本文对基于DSP的直流电机调速控制系统进行了设计研究。
根据系统的调速原理，选择TMS320LF2407 芯片为本方案的控制芯片，根据调速原理上的比较研究，决定利用H型电路进行对直流电机的调速控制，并采用了PWM调速方式进行调速。
我们对直流电机的工作原理进行了研究，并设计了数字控制方案，在TMS320LF2407为核心的基础上设计了外围硬件电路、搭建了仿真平台。
我们设计了电源电路、电机驱动电路设计以及电机测速电路等所必需工作电路，并采用C语言编写了整个控制程序，最后在CCS软件上进行仿真调试。
本次设计为实现平稳准确的进行无刷直流电机的启动停止、加速减速控制为目的，旨在通过本次毕设设计增强对无刷直流电机的工作原理以及DSP控制的设计原理进行学习掌握，未进行实际的实物制作，旨在对理论方面进行学习，掌握整个设计的流程。
在本文中对直流电机、DSP的工作原理以及本次设计的详细过程进行了介绍，并列出了所引用的参考文献，在最后对设计中遇到问题和感悟进行了汇总。
关键词:直流电动机DSP 调速DSP based DC motor digital control system designAbstractIn industrial production at present most of the brushless DC motor，in order to ensure the accuracy and convenience for motor control，with the advances in modern technology,we start to study the digital control technology.This article is based on DSP DC motor speed control system design research. According to the system of the speed regulating principle, selection of TMS320LF2407 chip for the program control chip, according to the principle of speed regulation on the comparative study, decided to use the type H circuit for DC motor speed control, and adopted the PWM speed control mode of speed regulation.The DC motor working principle was studied, and the design of the digital control scheme in TMS320LF2407 as the core, on the basis of the external circuit is designed, built and simulation platform. We designed a power circuit, motor drive circuit design as well as the motor speed detecting circuit and other necessary work circuit, and uses C language to write the control program, the last in the CCS software simulation and debugging.The design for the smooth conduct accurate brushless DC motor start and stop, acceleration deceleration control for the purpose, aimed at the complete set design of Brushless DC motor and the principle of DSP control design principle was to learn, not the actual physical production, designed for theory study, master the whole design process. In this paper the DC motor, the working principle of DSP and the design process were introduced, and a list of references cited, in the final design of the problems and understanding are summarized.Keywords:DC Motor;DSP;Speed Regulation前言自从直流电机进入工业生产以来，伴随着工业的进步，对直流电机的控制也逐步的趋向成熟，事实证明要想发展工业，加大对直流电机控制的研究是必不可少的。
随着科技的进步，目前数字系统控制电机已经成为主流，其卓越的控制性能使其在直流电机控制领域占据着不可取代的地位。
无刷直流电机既具备交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等特点，故在各个领域，如医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺、家电和航空航天等方而的应用日益普及。
由于无刷直流电机不存在机械电刷，会带来电机的电子换向问题，在无刷电机控制中的一个关键问题是要解决电子换向控制器的设计和实现。
随着科技的发展，电予换向控制器经历了模拟控制电路、模拟数字混合控制电路、专用集成控制电路、微处理器控制电路、数字信号处理器控制电路等阶段。
传统的无刷直流电机控制器一般由模拟器件以硬接线的方式构成。
模拟控制系统价格便宜，使用方便，在很长的一段时间里，它们是构成各类电机控制系统的主要手段。
然而模拟元件的物理特性决定了它们具有一些本质上的缺陷，例如元器件的老化和温漂问题等，由于采用了硬接线，系统升级困难。
由于模拟控制系统的本质缺陷，使它很难满足现代电子系统的设计要求，应此，数字、控制系统应运而生。
最初的数字控制系统都是以单片机为主控芯片，受单片机本身结构的限制，以其为核心所组成的单片机控制系统仍然需要较多的外围器件，系统中元器件的增加使得系统的可靠性、可维护性降低。
在单片机控制系统发展的同时，一些厂家开发出了电动机控制专用芯片，电机专用芯片不具有用户可编程的特点，它以硬件方式对电机的各类传感器信号进行检测，根据外部输入命令输出相应的控制信号。
这类芯片价格便宜，执行速度快，但是所能实现的控制功能简单，难以满足高性能控制场合的需要。
从目前的发展趋势来看，以数字信号处理器(DSP：Digital Singal Processor)为核心的控制电路将代表无刷直流电机电子换向控制器的发展方向。
针对电机控制所设计的DSP芯片运算速度远远高于单片机，而且片内集成了模拟／数字转换器、数字I／O以及专门用于电机控制的PWM脉冲发生器等，使得它们从硬件机制上可以较好地满足电机控制系统的要求。
此外，DSP强大的事件管理器可以实时地执行一些高精度的复杂控制算法，减少传感器信号采样到控制命令输出之后的延迟，改善速度控制中的动态行为。
可以看到，基于DSP控制器构成的电机控制系统具有传统单片机电机控制系统和专用芯片电机控制系统的优势，同时又克服了它们的各自缺点。
而且，随着电子技术的不断发展，DSP芯片的成本在不断下降，目前TI的C2000系列芯片的价格和普通的单片机已经不相上下。
[1]因为控制技术的进步使得电动机控制在近些年内发生了巨大的变化。
计算机、DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了迅速发展。
我们必须把研究数字化、智能化的控制技术作为我们的研究方向。
电动机的数字控制系统的发展趋势主要表现为：(1)性能上高速、高精、高效化。
速度、精度和效率是工业制造技术的关键性能指标。
由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的数字伺服系统，同时采取了改善电机动态、静态特性等有效措施，电机的高速高精高效化已大大提高。
(2)控制实时智能化。
早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。
而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。