基于DSP电机控制方法研究
55页 19000字数+说明书+任务书+开题报告+19张CAD图纸【详情如下】
CAN电路的设计.dwg
JATG接口电路设计.dwg
pwm电机驱动电路.dwg
QEP电路的设计.dwg
sci电路的设计.dwg
两两导通转矩手里分析.dwg
任务书.doc
光电耦合电路的设计.dwg
基于DSP电机控制方法研究开题报告.doc
基于DSP电机控制方法研究论文.doc
振荡电路的设计.dwg
时钟的设计.dwg
欠压保护.dwg
电机电源的设计.dwg
电流检测.dwg
电源的设计.dwg
电路流程图23张.rar
电路的设计.dwg
编码器.dwg
计划周记进度检查表.xls
设计公式.rar
过压 保护电路的设计.dwg
过流的保护电路设计.dwg
霍尔传感器电路的设计.dwg
霍尔元器件.dwg
摘要
随着DSP技术的发展，DSP的应用范围越来越广，并且伴随着数字化的发展，对电机的控制的精度要求越来越高，DSP数字化处理能力也得到了质的飞跃。所以学会应用DSP时非常重要的。
本文详细讨论了无刷直流伺服电机，并推述星形接法的数学模型，并设计了数字控制无刷直流伺服电机总体方案，本文采用PID控制方法来控制电机，详细介绍了PID控制算法。
对DSP种类进行了简单的介绍，并选择以TMS320F2812为基准构建硬件平台，设计了DSP供电电源设计，驱动电路的设计，PWM光电耦合隔离电路的设计，电流的采样电路的设计，对DSP进行保护电路的保护电路的设计等。
在CCS环境下，对程序进行编辑，编写PID控制算法程序，对系统的初始化，编码器模块初始化，捕捉模块的初始化，SCI模块的初始化，以及对数字滤波进行编程。
关键词：DSP；CCS；PWM；无刷直流伺服电机
目 录
摘要III
AbstractIV
目 录V
1 绪论1
1.1 本课题的研究内容和意义1
1.2 国内外的发展概况1
1.3 本课题应达到的要求2
2 电机的选择及其结构3
2.1 步进电机3
2.3 选择电机5
2.4 本章小结5
3 无刷直流电机的工作原理及数学模型6
3.1 无刷直流电动机的结构6
3.2 无刷直流伺服电动机的位置检测装置6
3.2.1 霍尔传感器7
3.2.2 定子绕组连接方式7
3.2.3 开关管控制方法9
3.3 无刷直流电机的暂态数学模型10
3.4 本章小结11
4 控制方案的总体设计12
4.1 控制方案的框图简介12
4.2 无刷直流伺服电动机实现控制的方法12
4.2.1 数字PID控制算法13
4.2.2 数字控制器设计的方法14
4.2.3 工程设计调节器的步骤14
4.3 PWM信号产生技术14
4.4 编码器15
4.5 电机相电流检测技术17
4.6 本章小结17
5 DSP的选择及相应的硬件设计18
5.1 DSP芯片TMS320F2812的特点18
5.2 控制硬件的设计19
5.3 DSP外围电路的设计19
5.3.1 电源的设计19
5.3.2 DSP的晶体振荡器接口电路20
5.3.3 时钟电路的设计20
5.3.4 JTAG电路的设计21
5.3.5 异步串行接口（SCI）硬件的设计21
5.3.6 CAN总线接口硬件设计22
5.4 功率驱动逆变电路的设计22
5.4.1 IR2130芯片具有以下一些特点22
5.4.2 IR2130结构原理图23
5.5 电机驱动的设计24
5.5.1 自举电容的选择和计算25
5.5.2 PWM驱动信号隔离电路25
5.6 霍尔传感器信号电路27
5.7 正交编码脉冲信号电路28
5.8 控制器保护电路设计28
5.9 本章小结30
6 控制系统的设计31
6.1 控制系统设计的基本原则31
6.2 软件的设计31
6.3 DSP集成开发环境CCS31
6.4 主程序的设计32
6.4.1 系统初始化模块37
6.4.2 事件管理器模块38
6.4.3 捕捉模块（cap）39
6.4.4 QEP正交编码器脉冲电路40
6.4.5 ADC模数转换模块41
6.4.6 SCI模块42
6.4.7 PID算法流程图如所示44
6.4.8 电流采样数字滤波45
6.5 本章小结46
7 结论与展望47
7.1 结论47
7.2不足之处及未来展望47
致 谢48
参考文献49
1 绪论
1.1 本课题的研究内容和意义
随着科学技术的不断进步，现代机电系统的运动状态越来越复杂，系统控制的要求也越来越高。电动机控制越来越多的应用电动机控制技术，电动机计算机控制具有数值运算，逻辑判断及信号处理功能。
DSP有为实现某一具体特定功能设计的不可编程DSP，如FFT变换器；还有可以通过实现编程实现不同的信号处理功能，具有通用性和灵活性的可编程DSP。
可编程DSP作为面向信号处理任务和计算型任务器件，既可以单独应用，又可以和其他的处理器或多个DSP一起，构成多处理器系统，使用灵活，适应性强。DSP系统设计结构简单。
DSP控制电机有以下优点：灵活性好，实时性好，存储能力强，逻辑运算能力强，精度高，稳定性好，可靠性高，具有自诊断能力，抗干扰性强，功能多。
DSP控制无刷直流伺服电动机。随着电子技术的发展，微型处理器的发展，其运算速度及信息量的处理及可靠性和稳定性有了很大的提高，单片机以数字控制能力强为特点，但只能处理简单的系统。DSP以运算速度快为显著特点。如今电机控制对控制器要求有强大的I/O控制功能，又要求控制器有高效的数字信号处理能力以实现实时控制的目的。如今DSP价格不断降低且开发工具不断的简化，易于开发者使用。使得如今在实现控制高要求的同时，其使用成本也不断降低。 目前，我国的DSP产品主要来自于海外。1983年TI公司的第一代产品TMS32010最先进入中国市场，以后TI公司通过提供DSP培训课程，使该公司DSP产品的市场份额不断扩大。现在TI公司的DSP产品约占国内市场的90%。
相对于国外应用开发的情况，我国还存在着相当大的差距。近年来，在国内一些DSP专业用户的推动下，DSP的应用在我国日渐普及。除此之外，国内许多高校相继建立了DSP实验室，开设了相关的课程，这对DSP在我国的发展期了关键作用。
进入21世纪以后，中国新兴的数字消费类电子产品进入增长期，市场呈高增长姿态，普及率提高，从而带动了DSP吃长的高速发展。
未来的10年，全球的DSP产品将向着高性能，低功耗，加强融合和拓展多种应用的趋势发展，DSP芯片将越来越多的渗透到各个电子产品当中的，成为各种产品尤其是通讯类电子产品技术的核心[1]。
(1)DSP的内核结构将进一步改善；
(2)DSP和微处理器的融合；
(3)DSP和高档CPU融合；
(4)DSP和FPGA的融合；
(5)DSP的并行处理；
(6)功耗越来越低。
1.3 本课题应达到的要求
(1)熟悉DSP的发展历程；
(2)熟练掌握DSP的原理以及硬件结构；
(3)熟练掌握DSP根据设计要求设计相应的外围电路；
(4)掌握DSP集成开发环境CCS；
(5)能够熟练使用C语言进行编程；
(6)熟练使用CCS开发软件。
川公网安备: 51019002004831号