基于DSP的無(wú)刷直流電機智能控制系統研究
摘要: 介紹了TMS320LF2407 DSP在無(wú)刷直流電機控制系統中的應用研究,采用了模糊控制策略,設計了上位監控系統,給出了數字化、智能化的實(shí)現方案,實(shí)踐結果證明了系統的平穩性和快速性滿(mǎn)足要求。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/161648.htm1 引言
永磁無(wú)刷直流電機具有交流電機的結構簡(jiǎn)單、運行可靠、維護方便等特點(diǎn),又具有直流電機調速性能好、運行效率高、無(wú)機械換向等優(yōu)點(diǎn),使它在機器人、數控機床、醫療器械、儀器儀表
儀器儀表
廣義的說(shuō)儀器儀表也可具有自動(dòng)控制、報警、信號傳遞和數據處理等功能,如氣動(dòng)調節儀、電動(dòng)調節儀表,以及集散型儀表控制系統等也皆屬器儀表。儀器儀表能改善、擴展或補充人的官能。如顯微鏡、望遠鏡、聲級計、酸度計、高溫計等,可以擴展人的視、聽(tīng)、嘗、摸外部事物的官能;有些儀器儀表,如磁強計、射線(xiàn)計數計等,可感受和測量到人所不能感受到的物理量;還有些儀器儀表可以超過(guò)人的能力去記錄、計算和計數,如高速照相機、計算機等。 [全文]
等各領(lǐng)域得到了廣泛的應用。尤其是采用了DSP數字信號處理器、電子換向器、光電編碼器等,使得無(wú)刷直流電機的數字化、智能化控制系統的實(shí)現成為可能,也是當今研究與應用的熱點(diǎn)。但由于無(wú)刷直流電機本身存在非線(xiàn)性、數學(xué)模型難以建立等問(wèn)題,單純用傳統的PID難以獲得較好的速度控制效果;加上以往用單片機
單片機
單片機是單片微型計算機(Single-Chip Microcomputer)的簡(jiǎn)稱(chēng),是一種將中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時(shí)器/計時(shí)器等功能(可能還包括顯示驅動(dòng)電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路)采用超大規模集成電路技術(shù)集成到一塊硅片上構成的微型計算機系統。 [全文]
實(shí)現,線(xiàn)路復雜、速度慢,難以實(shí)現數字化、智能化控制。
本設計是在我所研制的DSP數字控制實(shí)踐開(kāi)發(fā)系統的基礎上,以TMS320LF2407 DSP控制器為核心;以無(wú)刷直流電機為被控對象;以模糊PI為智能控制策略;以霍爾電流傳感器
傳感器
凡是利用一定的物性(物理、化學(xué)、生物)法則、定理、定律、效應等把物理量或化學(xué)量轉變成便于利用的電信號的器件。傳感器是測量系統中的一種前置部件,它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說(shuō)法是:“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”,而“傳感器系統則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的系統”。傳感器是傳感系統的一個(gè)組成部分,它是被測量信號輸入的第一道關(guān)口。 [全文]
及光電編碼器為檢測手段,利用DSP速度快、運算能力強、資源豐富的優(yōu)勢,對無(wú)刷直流電機的控制與應用進(jìn)行了研究。
2 系統結構設計
系統由“PC上位機、TMS320LF2407 DSP控制器、功率驅動(dòng)模塊、無(wú)刷直流電機、檢測單元、通訊接口”等組成,如圖1所示。
2.1 DSP控制器
TMS320LF2407是一種具有高速的運算能力與面向電機高效控制的數字信號處理器,集成了針對電機控制所需要的CPU、片內RAM、ROM/FLASH、SCI、事件管理器等功能模塊資源。CPU具有獨立的數據總線(xiàn)和地址總線(xiàn),高速的運算能力,可完成復雜的控制算法與先進(jìn)的控制策略;SCI串行通訊接口與PC上位機進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊,完成程序設計、數據采集及上位監控等功能;事件管理器的通用定時(shí)器用于產(chǎn)生電流和速度控制周期;16位脈寬調制PWM通道產(chǎn)生的信號供給驅動(dòng)模塊IGBT,通過(guò)調整PWM的占空比,進(jìn)行電壓自動(dòng)調節,實(shí)現對無(wú)刷直流電機的轉速和電流的控制;10位A/D轉換接口用于測量電機的定子電流;正交編碼器接口QEP用于接收光電編碼器的反饋信號并計算轉速;5個(gè)外部實(shí)時(shí)中斷用于電機驅動(dòng)保護和復位;3個(gè)捕捉單元可對電機轉子位置進(jìn)行檢測等,這些資源為實(shí)現無(wú)刷直流電機數字化、智能化的研究與應用提供了極大方便,也是目前具有競爭力的數字電機控制器。
2.2 無(wú)刷直流電機
采用1500轉/分,1.78A,27V電壓供電的無(wú)刷直流電機,定子為三相對稱(chēng)繞組,轉子是永磁體結構,采用星形接法兩相通電三相6狀態(tài)運行方式。當定子繞組兩相通上方波電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉子永磁磁場(chǎng)垂直時(shí),則產(chǎn)生最大的電磁轉矩驅動(dòng)轉子旋轉。隨著(zhù)轉子的旋轉定子電流需要不斷換相,才能保證兩個(gè)磁場(chǎng)下的電流方向不變,因此通過(guò)控制三相定子電流的通電順序和大小,就可實(shí)現電機轉速的控制。
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