基于DSP的無(wú)刷直流電機智能控制系統研究
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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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