直流电机控制 DSP实验报告

DSP实验报告开课实验室： 2012年03月21日 学院 物电年级、专业、班姓名成绩课程名 称DSP实验 实验项目名称直流电机控制指导老师签名1 实验目的1学习用 C 语言编制中断程序，控制 VC5509 DSP 的通用 I/O 管脚产生不同占空比的 PWM信号。2学习 VC5509DSP 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。 二实验设备 计算机，ICETEK-VC5509-EDU 实验箱（或 ICETEK 仿真器+ICETEK-VC5509-A 系统板+相关连线及电源）。 三实验原理1TMS320VC5509DSP 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，以及新型的电力电子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(Puls Width Modulation，简称 PWM)控制方式已成为绝对主流。 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。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。现在，大多数应用场合都使用电枢控制法。绝大多数直流电机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制 PWM 来控制电动机电枢电压，实现调速。 上图是利用开关管对直流电动机进行 PWM 调速控制的原理图和输入输出电压波形。图中，当开关管 MOSFET 的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有电压 Us。t1 秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为 0。t2 秒后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。这样，对应着输入的电平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图中所示。 PWM 调速方法 在 PWM 调速时，占空比是一个重要参数。以下 3 种方法都可以改变占空比的值：定宽调频法：这种方法是保持 t1 不变，只改变 t2，这样使周期 T(或频率)也随之改变。调宽调频法：这种方法是保持 t2 不变，只改变 t1，这样使周期 T(或频率)也随之改变。定频调宽法：这种方法是使周期 T(或频率)保持不变，而改变 t1 和 t2。前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率)，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起震荡，因此这两种方法用得很少。目前，在直流电动机的控制中，主要使用定频调宽法。3ICETEK-CTR 直流电机模块：原理图ICETEK-CTR 即显示/控制模块上直流电机部分的原理图见下图。 四实验步骤1实验准备：连接实验设备连接实验箱附带的键盘的 PS2 插头到 ICETEK-CTR 的“键盘接口”P8。将 ICETEK-CTR 板的供电电源开关拨动到“开”的位置。2设置 Code Composer Studio 2.21 在硬件仿真(Emulator)方式下运行：3启动 Code Composer Studio 2.21：选择菜单 DebugReset CPU。4打开工程文件：工程目录：C:ICETEK-VC5509-EDULabLab0406-DCMotorDCMotor.pjt。浏览 main.c 文件的内容，理解各语句作用。5编译并下载程序。6运行并观察程序运行结果。 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15键将分别控制电机从低速到高速转动(转速=15)。 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-键切换电机的转动方向。 如果程序退出或中断时电机不停转动，可以将控制 ICETEK-CTR 模块的电源开关关闭再开启一次。 有时键盘控制不是非常灵敏，这是因为程序采用了轮询方式读键盘输入的结果，可以多按几次按键。7结束程序运行：在小键盘上按Enter键停止电机转动