[信息与通信]李广明-开关磁阻电机软特性的软件设计

1、河南科技学院2021届本科毕业论文设计论文题目：开关磁阻电机软特性的软件设计学生姓名：李广明 所在院系：机电学院所学专业：应用电子技术教育导师姓名：赵明富 王 超完成时间：2009年5月20日 目 录1 绪论12 设计要求13 系统结构及特点13.1 SRD的组成及工作原理13.2 SRD主要技术特点34 开关磁阻电机软特性的实现原理44.1 开关磁阻电机软特性分析44.2 开关磁阻电机软特性实现原理44.2.1 转矩的计算44.2.2 开关磁阻电机软特性调速系统控制策略65 开关磁阻电机软特性的软件设计75.1 软件设计概述75.2 主程序设计85.3 软特性的实现95.4 PI调节器的设计

2、105.5 子程序设计125.6 可视化控制软件PC master155.6.1 监控界面165.6.2 监测功能166 结束语17致谢18参考文献19附录 程序清单201 绪论开关磁阻电机Switched Reluctance Motor，简称SR电机结构简单、巩固，可靠性高，效率高，在一些要求高精度的电力拖动设备的控制系统中具有很多的优势。开关磁阻电机及其调速控制系统Switched Reluctance Drive，简称SRD是位置、速度和电流三闭环控制系统，是典型的机电一体化产品，有着广泛的应用前景。近几年来开关磁阻电机在许多电力传动领域得到了广泛的应用，比方在城市电动汽车、矿山井下电

3、动机车、油田抽油机、家电领域上都可以与直流调速电机和变频调速电机一较长短。随着电力电子技术和控制技术的开展，开关磁阻电机及其调速控制系统将有更广泛的开展和应用前景。目前在许多生产机械中，比方，电动汽车、游梁抽油机、电动钻机等需要具有软特性的电机驱动，即直流电动机的串励特性。而开关磁阻电机具有起动电流小、控制灵活等优点，因此研究开关磁阻电机软特性调速系统具有十分重要的意义。开关磁阻电机软特性调速系统的研究，将拓宽开关磁阻电机的研究和应用领域，并且对推动我国电气传动领域的开展也具有十分重要的现实意义。2 设计要求本课题设计的开关磁阻电机软特性调速系统，其主要功能有：正反转、大范围内平滑调速；软特性

4、参数的在线调整；软、硬特性运行方式的选择，并具有各种保护功能。具体研究内容如下：学习DSP56F803的使用，设计以该芯片为核心的SR电机软特性调速系统,实现软特性曲线给定及调速、电机正反转，转速、电流的显示功能。,研究开关磁阻电机的转矩与电流之间的关系，实现一种较为简便、快速、实用的计算转矩的方法。开关磁阻电机软特性调速系统的软件设计，使系统能够实现电机起动，软特性调速和保护功能。并利用PC master的可视化控制软件。能够在上位机上实现对系统的实时监控功能。3 系统结构及特点3.1 SRD的组成及工作原理SRD主要由SR电机、功率变换器、控制器和位置检测器四局部组成，如图1所示1。SR电

5、机是SRD系统中实现机电能量转换的部件，也是SRD系统有别于其他电机驱动系统的主要标志，它的结构和工作原理与传统的交直流电动机有着根本的区别。它遵循“磁阻最小原理磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，产生磁拉力形成转矩。因此，它的结构原那么是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。所以SR电机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构，并且定转子极数不同。三相交流电功率变换器SRM外部给定微机控制器电流检测位置检测负载图1 SRD根本构成图2 SR电机工作原理图2表示三相SR12/8极电机的横截面和一相电路的原理示意图。S1、S2是电子开关，D1、D2是二极管，E是直流电源。当定子A相磁极轴线OA与转子磁极

6、轴线Oa不重合时，开关S1、S2合上，A相绕组通电，电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等处闭合。通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线Oa向定子A相磁极轴线OA趋近。当OA和Oa轴线重合时，转子已到达平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失，转子不再转动。此时翻开A相开关S1、S2，合上B相开关，即在A相断电的同时B相通电，建立以B相定子磁极为轴线的磁场，电动机内磁场沿顺时针方向转过30°，转子

7、在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15°。依此类推，定子绕组A-B-C三相轮流通电一次，转子逆时针转动了一个转子极距，对于三相12/8极开关磁阻电机，=45°，定子磁极产生的磁场轴线那么顺时针移动了3×30°=90°空间角。可见，连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电，电动机内磁场轴线沿A-B-C-A的方向不断移动，转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。如果按A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电，那么磁场沿着A-C-B-A的方向转动，转子那么沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。3.2 SRD主要技术特点5从

8、结构和运行原理上看，SR电机可以说是一种高速大步距的反响式步进电动机。两者的主要差异在于：步进电机作为一种信息传输、实现角位移精密传动的执行机构，它的转子轴运动服从电源的换相，而电源的换相通常是与转子位置无关的，属于转子位置开环控制；SR电机那么不同，其定子供电电源的换相与转子位置直接有关，必须根据转子位置传感器提供的位置反响信息来实现，属于转子位置的闭环控制。从运行状态上看，也可将SR电机调速系统视为无刷直流电机调速系统的开展，两系统中电机均运行在自同步状态。但无刷直流电机的转子有励磁，定子多相绕组由逆变器提供交流电源；SR电机的转子那么为反响式，无须励磁，定子绕组由直流脉冲电源供电，仅由简

9、单的开关即能实现，这使得电机结构和变换器结构都得到简化。SR电机调速系统具有如下根本特点。电机结构简单、适宜在恶劣条件下的可靠运行。SR电机的突出优点是转子上没有任何形式的绕组，亦无需采用永磁体构成转子磁极，因此最大速度不受限制，可达100000 r / min，也无高温退磁之忧。定子线圈为集中绕组，端部短而牢固。所以电机易于冷却。适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。转矩方向与定子绕组电流方向无关，只需要单向的电流励磁，因此可以减少功率变换器的开关器件数，降低系统本钱。另外，SR电机调速系统中每个功率开关器件均直接与绕组串联，根本上防止了直通短路现象。从而简化了控制保护单元的要求，既降低了本钱

10、，又具有高的可靠性。从控制结构上看，各相绕组相互独立工作，所以系统可以缺相运行，容错能力强，适宜在如航天飞机、电动汽车等特殊场合作为起动机或驱动系统使用。可控参数多，调速性能好。控制SR电机调速的主要参数有四个：开通角、关断角、相电流幅值和相绕组电压。可控参数多，意味着控制灵活方便。采用不同控制方法和参数值，不仅能使系统工作于最正确状态如出力最大、效率最高等，而且可以实现各种不同的功能和特定的运行曲线，如使电机具有完全相同的四象限运行能力，并具有高起动转矩和串励电动机的负载曲线。在宽广的转速和功率范围内均具有高输出和高效率，适用于频繁起停及正反向转换运行。当然，SR电机调速系统也有其明显的缺点

11、，即转矩脉动及噪声问题。这是由于SR电机固有的双凸极工作机理引起的。然而，经验说明，通过合理的设计电机结构以及采用先进的控制方法，再结合良好的加工工艺，转矩脉动和噪声完全可以控制到可以接受的水平之内。SRD良好的调速性能、宽广的调速范围、以较小的起动电流获得较大的起动转矩、对称的四象限运行特性等一系列突出的优点，显然对于满足需软特性驱动的系统提供了完全的可行性。4 开关磁阻电机软特性的实现原理4.1 开关磁阻电机软特性分析简单的开关磁阻电机的软机械特性曲线如图3，图4所示。图3 图4 图3对应着给定不同空载转速n0，硬度相同时的机械特性曲线，图4对应着当空载转速相同，机械特性硬度斜率k不同时的

12、特性曲线。由图4可得到转速与转矩的关系式： 1开关磁阻电机软特性调速系统能够满足一些特殊负载的要求，即当负载增加或减小时，转速能够根据要求相应的变化，使得开关磁阻电机的机械特性呈现软特性。此系统的实现关键要解决两个主要问题：负载的检测。这主要是通过检测负载转矩来判断。负载转矩的检测比拟简便的方法即为采用扭矩传感器，但采用扭矩传感器本钱太高，因此本文设计的系统采用间接方法来检测转矩。开关磁阻电机软特性调速系统的实现。即为调速系统的软硬件设计，使系统能够实现软特性控制，响应速度快，动态性能好，抗干扰能力强。4.2 开关磁阻电机软特性实现原理4.2.1 转矩的计算实用中，为防止繁琐的计算，又近似的考

13、虑磁路的饱和效应，常借助准线性模型，即将实际的非线性磁化曲线分段线性化，同时不考虑相间耦合效应，做这样的近似处理后，每段磁化曲线均可解析2。开关磁阻电机转矩与电流的关系式为： 2 即SR电动机相电流很小，磁路不饱和时，电磁转矩与电流的平方成正比。而假设绕组电流较大，那么SR电动机运行在饱和状态，这时电磁转矩与电流的一次方成正比关系，即：当电流较小时，转矩与电流成二次曲线关系，当电流较大时，电流与转矩成线性关系。因此由得到的数据可以用最小二乘法模拟曲线。曲线的函数由两局部构成，即y1=ax2+bx+c x<x13 y2=px+q x>x1 式3中的分界点x1，即对应着式2中的i1，而

14、这个分界点确实定是非常复杂的，为了简化过程，采用数学分析的方法来确定。转矩与电流的测量关系与拟合的关系曲线比照方图5：图5 转矩与电流的关系拟合曲线转矩与电流的关系曲线由两局部二次曲线和一次曲线构成，分别对这两局部运用最小二乘法拟和曲线。为了寻找x1点，设点xn，在xxn范围内拟合的曲线为y1=ax2+bx+c，在x>xn范围内拟合的曲线为y2=px+q。最正确的分界点xn即为使得R(n)最小的点。利用matlab仿真可以得到，当n=11时，具有最小的Rn，此时电流值x(11)=7.4A，所以在计算转矩时，当电流值小于7.4A时，采用二次曲线计算，当大于7.4A时，采用线性关系计算。计算

15、公式为式4：y1=0.1913x2+0.3926x-1.6043 x<7.4y2=3.2393x-12.47 x>7.4 4 4.2.2 开关磁阻电机软特性调速系统控制策略3本系统采用的控制策略如下：起动方式：由于单相起动不如单双相起动可靠，并且在起动过程中为了确定转子绝对位置，假设给不恰当的两相通电，可能使电机产生抖动，所以本系统采用单双相混合起动、单三拍A-B-C运行方式。在图2-4中可以看到给定转速后面加了一个给定积分器，给定积分器是将给定阶跃信号变成随时间按照一定斜率线性变化的输出信号,使电动机能够平稳缓慢地起动，防止产生冲击。控制方式：电压斩波控制从低速到高速运转不存在控

16、制方式转换问题，既能用于高速运行，又适合于低速运行。所以本文选择定角度电压斩波方式，开通角0°，关断角15°。从减小电流峰值及脉动，提高系统效率出发，采用斩单管的电压斩波方式。为防止电流峰值过大损害IPM模块，在电机起动前，电流斩波幅值固定为限流值，使电流斩波电路作为IPM的保护电路。调节器设计：由于SRD精确的动态模型难以建立，而PID调节器的优点在于即使在受控对象的模型未知的情况下，其比例，积分，微分常数亦可通过系统的实际运行现场整定出来，因此在此系统中选择为PI调节器，通过实验确定法确定其参数。软特性调速系统实现框图如下列图6:图6 软特性调速系统实现框图系统转速分为

17、外部给定和内部软特性给定，在起动前由外部给定通过键盘设置参数，包括软、硬特性的选择，软特性参数。假设设定为软特性运行，起动后转速给定切换到软特性给定上。软特性的给定转速根据采集的实时电流值间接计算得到。给定转速经过给定积分环节后与由转子位置传感器获得的反响速度相比拟，误差经数字PI调节，转换成PWM脉冲的控制参数。控制器根据位置信号以及电流比拟的输出信号允许PWM输出或禁止PWM输出输出对应的PWM脉冲，经功率变换器，实现对SR电动机的控制。5 开关磁阻电机软特性的软件设计5.1 软件设计概述本系统的软件设计采用C及汇编语言混合编程，实行模块化设计，增加了程序的可读性和移植性。对于本系统而言，

18、控制系统软件主要完成以下任务：起动：使电机起动无死区，起动转矩足够大，并尽量减小振动。控制过程：电流斩波控制时，控制器输出电流斩波幅值，通过SPI口输入到D/A转换器，硬件电路完成斩波过程。电压斩波控制实现转速的调节。控制器经过对各种信号进行处理后，采用闭环控制，输出为定频调宽的PWM方波。转速环的设计采用PI调节器。软特性的实现：首先选择软特性的运行方式，软特性曲线通过键盘人为给定。根据设定的曲线参数，根据负载的变化实时调节转速，转速调节要求稳态误差小，响应速度快，抗扰能力强。正反转切换：切换命令由键盘发出，实现起动时的正反转设定，以及电机运行过程中正反转间的切换，要求切换平滑，抖动小。保护

19、措施：能够接收、判断外部的故障信号和保护信号并且采取相应的措施。本程序主要利用DSP56F803的相位检测模块、PWM模块、定时器模块，这里重点介绍一下各个模块在SR电机控制中的应用。1 定时器 DSP56F803有一个专用的定时器D和一个可选用的定时器A，定时器A和相位检测模块复用IO引脚。每个定时器有4个计数器模块，每个计数器有两个根本功能：记录内部或者外部事件数；记录每个外部事件之间所经历的内部时钟周期数，也就是得到外部事件的时间间隔。本程序中，定时器D的计数器1、3分别设置为10ms、15ms中断，在中断处理程序中设置标志作为主程序运行状态的转换。定时器A与相位检测模块复用，设置定时器

20、A为上升沿捕捉正转，以总线时钟为基准，记录两个上升沿之间的时间，从而计算电机转速，在捕捉中断中完成电机换相。2 PWM模块在SR电机控制系统中，PWM信号被用来控制开关管的开关时间，为电机绕组提供所需要的能量，获得所需的转速和转矩。本系统中，采用全数字调节器，其输出决定PWM信号的占空比。设置PWM模块在PWM信号新的周期开始时产生一次中断重载中断，在该中断中，可以把需要改变的参数比方占空比写入，那么下一个周期的波形就会由新的参数决定。而DSP56F803的PWM模块还有一个很有用的功能，那就是软件控制输出10。软件控制输出的意思是用软件向特定的存放器写入值来控制PWM管脚上的输出。在6个PW

21、M通道都设置成为独立通道模式下，如果用软件设定OUTCTLVx=1，x=05，那么输出控制存放器PWMOUT相应的x位就控制PWM管脚的输出。软件控制时并不停止PWM发生器和电流状态检测电路的工作，它们继续运行，但是不再控制PWM输出引脚。这样在SR电机换相的时候就不需要靠外部逻辑电路来判断换相，只需软件控制功能就可以进行换相。所以在每个重载中断中，可以写入软件控制字和占空比的值，这样就可以使SR电机进行正确的换相和转速控制。3 相位检测器在本系统中相位检测器用来检测转子位置信号，相位检测器有4个输入引脚，分别是PHASEA、PHASEB、INDEX和HOME，这4个引脚同时复用为定时器A的四

22、个计数器A0、A1、A2和A3。选择相位检测器的工作模式为模式1，那么这4个引脚上的信号经过内部的干扰信号滤波器后，分别作为定时器A和相位检测器的输入，读取相位检测器的输入监控存放器IMR可以得到SR电机的位置信号。DSP56F803的相位检测器使得SR电机控制器的硬件设计可以省略位置信号输入滤波电路，同时为灵活的换相策略提供了方便。5.2 主程序设计图7为主程序流程图。主程序主要完成的工作为：系统初始化、系统状态检测、调用起动及转速调节程序等。主程序首先完成系统的初始化，然后进入状态检测程序。状态检测程序是一个包含两个状态的死循环，一个状态是TimeOut1状态，另一个是TimeOut2状态

23、。TimeOut1状态是当标志量TimeOut1为1时的状态，其完成的功能见图4-1左边的局部，主要是完成开机、停机命令检测、给定转速计算、对给定转速积分、调起动程序。TimeOut2状态是当标志量TimeOut2为1时的状态，主要完成转速显示、转速调节功能。这两个状态均由定时器产生，在本程序中使用定时器D的定时器模块TD1和TD3，TD1产生10ms中断，该中断程序里置TimeOut1为1，TD3产生15ms中断，该中断程序里置TimeOut2为1。主程序不断的循环，当有中断发生时，执行中断程序。 图7 主程序流程图5.3 软特性的实现软特性的机械特性曲线由键盘给定。程序运行过程中每0.5s

24、检测一次负载状况，转速的给定实现区间化，即在负载上下波动不超过2N.m的范围内转速给定不变。在负载连续三次超出上一次区间范围后，转速才开始进行调节。这样就防止了负载短时波动造成的转速波动。考虑到转速的调节时间，从转速开始调节后的2s内不再进行软特性调节。图8所示为转速的给定方法例如图。设给定为n0=600 r/min，k=50。当负载小于10N.m时，系统始终以n0运行。当负载大于20N.m时，转速固定在300r/min。在区间10，20之间，负载波动小于2N.m时认为负载不变。即如图 3-2所示，在负载区间10，12内统一取负载为11N.m，并根据11N.m的负载计算转速。依此类推，平均转矩

25、与转速的对应关系如图8所示。图中的转矩区间10，20，是根据做实验时的电机带载能力确定的，当电机的运行条件发生变化时，其带载能力也变化，因此转矩区间也将变化，但每隔2N.m计算一次转速不变。图9所示为软特性调节程序流程图。T_1，n_1分别为转矩和转速的前一时刻的值，T_1(0)，m(0)分别为初始化时的值。图8 平均转矩与转速对应关系图5.4 PI调节器的设计6按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器简称PID调节器是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器，它的结构简单，参数易于调整，在长期的使用中积累了丰富的经验。特别对于开关磁阻电机这类难以建立准确数学模型的控制对象，运用控制理论分

26、析综合要消耗很大的代价，却难以到达预期的效果。连续系统PID调节器算式为： 5式中：e(t)调节器输入函数，即给定量与输出量的偏差；u(t)调节器输出函数；Kp比例系数；TI积分时间常数；TD微分时间常数。取T为采样周期，k为采样序号，k=0，1，2i，k，因采样周期相对于信号变化周期是很小的，这样可以用矩形法算其面积，用向后差分代替微分。于是式5可写成： 6图9 软特性调节程序流程图其增量算式为： 7式中：KI积分时间比例系数 ；KD微分比例系数 ；在实际编程中采用了积分别离的PID算法。即当被控量与设定值的偏差较大时，取消积分作用，以免积分饱和作用使系统的稳定性减弱，超调量加大；当被控量接

27、近设定值时，才参加积分作用，以消除静差，提高控制精度。程序流程图如图10所示。PI参数由实验法来确定。图10 PI控制算法流程图5.5 子程序设计起动及运行子程序起动程序主要是使电机能够正常起动。首先根据电机的不同转向，设置定时器A的捕捉中断模式，使得换相成功进行，然后根据得到的位置信息对相应相通电，按照给定方向正确起动电机。载入恰当的占空比是为了防止起动占空比过大造成过大电流。进入起动程序前进行起动过程标志检测，当起动成功后不进入该程序。起动过程分为四个阶段：起动开始，载入参数，允许速度控制，起动结束。起动开始阶段是在接收到起动指令后进入的阶段叫做起动开始阶段；调用起动程序后，根据位置判断起

28、动相，然后给出占空比的过程叫做载入参数阶段；当捕捉到两个脉冲时允许速度控制，叫做允许速度控制阶段；主程序进入状态2时，如果检查到允许速度控制，那么开始进行速度调节，此时起动结束。这四个过程是按照如下表达进行的：主程序里面进行起动开始判断，在起动程序中载入占空比同时置载入参数标志，运行程序中捕捉到2个边沿脉冲时置允许速度控制标志。 图11 起动程序框图电机运行的时候，主要完成的任务是换相和转速调节。转速调节是在TimeOut2状态里进行，调节完成后输出PWM信号的占空比。SR电机的换相及转速计算均在定时器A的捕捉中断处理程序中完成。定时器TA0、TA1、TA2分别捕捉A、B、C相位置，各定时器的

29、捕捉中断处理程序流程均一样，图12所示为TA0中断处理程序框图，该框图只表示了正转换相及转速计算，反转只是定时器的边沿捕捉模式相反。测速子程序在电机控制应用现场，经常会遇到尖脉冲干扰。这种干扰一般只影响个别采样点数，受干扰的数据与其他采样点的数据相比有明显的差异，而且是随机的偶然发生几次。如果采用算数平均值法滤波，那么幅值较大的干扰将“平均到计算结果上去，故算术平均值法不能消除尖脉冲随机干扰的影响。防脉冲干扰平均值法，既能防止脉冲随机干扰的影响又能使周期性干扰得到平滑处理。具体的算法是对连续采到的N个数据用排序程序按从小到大的顺序重新排列，然后去掉最大值和最小值，取剩余的数据进行算术平均，所得

30、结果为本次滤波输出。在本程序中采用防脉冲干扰平均值法测速，取N值为4。图12 TA0捕捉中断处理程序框图电流斩波子程序在电压斩波控制时，电流斩波作为保护用，在初始化中调用该函数，给出斩波电路的上下限值。在电流斩波控制时，速度调节器的输出代表电流斩波幅值，上下限值为该幅值分别加上和减去一个恰当的数。由于调节器输出值的范围是01，所以要把该值与电流最大值相乘，作为真正的电流斩波幅值经SPI口写到D/A转换器中。PWM重载中断程序重载中断通俗的讲就是在每个PWM发生器产生一个周期PWM波形后，都产生一个中断，在该中断处理程序中可以修改PWM模块的参数以到达对电机换相和转速调节的目的。可以修改的参数为

31、预分频因子、PWM计数周期和PWM占空比。本软件在PWM中断重载程序里完成三个任务：根据运行程序中的换相函数改写PWM模块的软件控制字；获取主程序中状态TimeOut2中的调节器输出值，更新PWM占空比；触发A/D转换，使对电流的采集与PWM同步。5.6 可视化控制软件PC master9PC Master是集成在DSP56F80x开发环境中的一套十分有特色的可视化调试工具，用简单的RS232串行通讯线连接PC机和DSP目标板，把程序的elf格式文件导入PC Master中，建立通信，就可以通过PC Master可视化的图形界面来监测和控制DSP中程序的运行。与大多数运行于Windows环境下

32、的应用软件一样，PC Master的用户界面为典型的多应用窗口+菜单形式。三个应用窗口分别为工程管理窗口(Project)、主显示窗口(Detail View)与变量观察窗口(Variable Watch)。为了适应测控系统的应用需要，PC Master引入了工程工程管理。工程是一个树形结构，它包含了一个计算机测控系统的各个应用层面工程：控制页面(Control Page)。控制算法描述页面(Algorithm Block Description)。当前工程帮助(Current Item Help)。示波器(Oscilloscope)。记录器(Recorder)。当用户在工程管理窗口中选定了相

33、应的工程后，在主显示窗口中就会出现对应的界面。用户利用PC Master可以进行以下的操作：以希望的格式观察目标板内部有关变量的变化。对目标板内部的变量进行修改，从而对目标板的状态进行控制。可以发送控制目标板运行的控制命令。以波形显示方式对变量的变化过程进行监测(示波器)。对快速变化的事件进行记录并以图形方式显示(记录器)。可以参加HTML网页显示帮助、目标板系统功能的描述等内容。还可以利用有关的工具创立具有控制功能的网页。可以建立针对应用系统的树形工程结构，并赋予每个应用单元相应的功能描述、变量显示、记录与运行控制功能。PC Master的使用极大的方便了实验过程中的数据记录与观测，是Mot

34、orola DSP的非常独特的功能。下面简要介绍在此系统中对PC Master相关功能的研究与应用。5.6.1 监控界面PC Master软件可以使电机控制更加容易。它在微机上运行，通过串行接口与处理器连接。在处理器中有相应的程序与PC Master软件通信。它可以实时的进入DSP的任何存储单元。一旦数据被载到PC Master软件，就可以以多种方式显现。PC Master软件使用Microsoft Internet Explorer作为界面。图13 PC Master界面5.6.2 监测功能通过PC Master的监测功能，可以实时的观测电机的运行状况。Scope模式Scope模式即相当于一

35、个示波器。由DSP检测计算的变量信号，经过DSP与PC机的通信，可以由PC Master 的Scope模式以波形显示出来。可以用来观测起动、负载扰动情况下的转速变化，对电机稳态运行起着很重要的实时监测。对于软特性机械特性的观测尤其方便，可以同时观测负载变化以及相应的转速变化，Scope模式只需在PC Master界面下，通过设置Scope图形的外形参数和特征参数，就可获得所需参数的适宜的波形。Recorder模式Recorder模式可以对快速变化的事件进行记录并以图形方式显示。在本文中，Recorder模式主要是对电流信号进行观测。电流信号经过检测电路与DSP的模数转换后转换成数字信号，经过P

36、C Master 复原成连续的波形。既可以检测电流信号的采样是否准确，又可以实时观测电流波形。Recorder模式需要在程序中进行参数的设置。要在appconfig.h文件中设置如下三个参数：PC_MASTER_REC_BUFF_LEN PC_MASTER_APPCMD_BUFF_LEN PC_MASTER_RECORDER_TIME_BASE在主程序中，写入Recorder函数。在PC Master界面中也要对Recorder图形的外形参数和特征进行相应的设置。数据记录功能在建立的Scope界面下的工具栏中有符号Toggle Data Capture，即为保存数据符号。点下此符号即为开始保存

37、数据，再次点下即为停止保存。PC Master自动的把这一段时间内的数据保存下来。数据存放的地址以及文件名可以在工具栏Scope下拉菜单中的Data Capture Setup里设置。数据记录功能保存的数据是在Scope界面下观测的变量的数值，如果想保存某一变量在一定时间内的数值，要把这一变量用Scope模式观测才行。在计算转矩与电流的关系时，需要用到这一功能。6 结束语作为一种新型的调速系统，开关磁阻电机兼有直流电机和交流电机的优点，设计SRD软特性调速系统是为了满足特殊场合对开关磁阻电机的需求。其最终要到达的目的是转速的变化能够与负载变化相配合，使系统高效运行。一方面要实现转速与负载的协调

38、配和，一方面要实现转速的快速、稳定、平滑的调节，调节过程中要求超调小，无静差。要提高系统的整体性能，各方面的因素，包括数学模型的处理，功率变换器主电路的设计，微机控制系统的硬件电路设计以及控制算法与控制软件的设计都是非常重要的。本论文主要完成的工作如下：开发了基于DSP56F803的开关磁阻电机调速系统通用的硬件电路以及功率变换器及其驱动保护电路。硬件工作可靠，可以实现参数输入，转速调节，电机保护等功能。通过研究开关磁阻电机的根本特性与数学模型，得到了一种简便、实际可行的转矩检测方法。设计了系统软件，并借助PC Master软件实现了软特性调节，转速闭环控制以及电机参数检测模拟。致谢时光飞逝，

39、转眼间半年的毕业论文设计时间已经接近尾声了，我也一步步跨进了这一科的殿堂。在这期间，我走过的每一步，无不浸透着我指导老师的心血。首先感谢我的指导老师。从论文的选题目、研究思路、技术路线、研究手段、技术创新、论文开题，撰写和修改等过程，都离不开王老师的努力和汗水，也蕴含着王老师对我的深切关心和对我高度的期望。论文的取得成果不但渗透着王老师的辛劳，也凝聚着王老师的智慧。在毕业论文设计过程中，王老师宽以待人的性格、朴素的生活作风、渊博的学识、创新求异的学术思维方式、严谨求实的学术作风在潜移默化和言传身教中让我受益匪浅，这些优秀的生活习惯、工作作风以及对我的孜孜不倦的教诲，都给了我极大的鼓励和鼓舞，促

40、使我养成一种独立自主和团结协作的求学、做事、做人态度。相信将会使自己在今后的工作学习中受益终生。在过去的半年之中，王老师为我提供了良好的实践条件和宽松的学习环境，更为我提供了很多的实践时机，让我能够在实践中不断进步和成长。除学习之外，王老师还在生活上给予了我全力的支持和关心，让我能够抓住学生的主要任务，安心的完成学业。在此，对王老师表示崇高的敬意和真诚的谢意！其次感谢我的全班同学，在我毕业论文设计期间，他们都给予我很大的帮助，并给我提供了好多有用的资料和数据。以及他们在生活中对我的照顾和帮助。最后，再次感谢所有给予我帮助和关心的人，如果没有他们的指导、帮助、关心照顾，也不会有今天我的论文成果。

41、我的成功属于你们。最后感谢培养了我五年的河南科技学院的所有老师，是你们培养了我，为我以后的人生之路，打下了坚实的根底。参考文献1 吴建华. 开关磁阻电机设计与应用M.北京：机械工业出版社，20012 王宏华. 开关磁阻电动机调速控制技术M.北京：机械工业出版社，19983 N.N.Fulton etal.开关型磁阻电动机驱动的近期实践经验J.开关磁阻电动机译文集.西安微电机研究所，19984 郭文恒.基于TMS320F240的开关磁阻电机控制系统D，北方交通大学，北京：20025 Luis Oscar de Araujo Porto Henriques et al.Proposition of

42、 an Offline Learning Current Modulation for Torque-Ripple Redution in Switched Reluctance Motors: Design and Experimental Evaluation. IEEE Trans. on Industrial Electronics, 2002; 49(3): 6656756 王宏华等. 开关磁阻电动机调速系统的开展及现状J. 电气传动学报， 2001，5：23387 詹琼华等. 开关磁阻电动机电容式位置检测技术J. 电工技术学报，1999，19(4)：4158 李广海等. IPM驱动

43、和保护电路的研究J. 电子技术应用，2004，12：43459 王富东.基于PC Master的微机测控系统设计J.苏州大学学报，2001，28(3)：293510 陶永华主编.新型PID控制及其应用M.北京：机械工业出版社，200211 陈章龙等. MOTOROLA 单片机接口技术手册M. 上海：复旦大学出版，199212 DSP56F801/803/805/807 16Bit Digital Signal Processor Users Manual.Rev.3.0 MotorolaInc，200113 张东等.DSP控制的开关磁阻电机伺服传动系统J.中小型电机，2003；301：3538

44、附录 程序清单/* File: main.c */#include "srm.h"void main (void) archInstallISR(&pArchInterrupts->MpioA, KeyboardISR);Time_out_1 =0;Time_out_2 = 0;initialize();initializeKeyboardISR();/pcmasterInit();/pcmasterdrvInit(&ai);while(1) /Sensor_status = decIoctl(dec0FD,DEC_READ_MONITOR_REG,N

45、ULL,BSP_DEVICE_NAME_DECODER_0);/Sensor_status_old=Sensor_status&0x00e0;if(buttomStartUp=1)/direction = srmcmt3ph2spp_Reverse;if(!(Drive_status & DRIVE_STAT_RUN)Drive_control = DRIVE_START;elseDrive_control = DRIVE_STOP; if (Time_out_1) if (Drive_control & DRIVE_START) if(!(Drive_status &

46、amp; DRIVE_STAT_RUN) pwmIoctl( pwm0FD, PWM_DEVICE, PWM_ENABLE, BSP_DEVICE_NAME_PWM_A);Start_up=START_UP_COMMAND;Drive_status |= DRIVE_STAT_RUN;/*pwmIoctl( pwm0FD, PWM_DEVICE, PWM_ENABLE, BSP_DEVICE_NAME_PWM_A);software_ctrl.SoftwareControlled = MC_PWM_ALL_SIGNALS;software_ctrl.OutputControl = MC_PWM

47、_ALL_SIGNALS ;/pwmIoctl( pwm0FD, PWM_SOFTWARE_OUTPUTS_CONTROL, &software_ctrl, BSP_DEVICE_NAME_PWM_A);/Omega_desired = (int)FRAC16(OMEGA_DESIRED/APP_OMEGA_MAX);*/Omega_desired = GivenN * 22;else/ if Drive_Control command = STOP Drive_status &= DRIVE_STAT_STAND_BY; pwmIoctl( pwm0FD, PWM_DEVIC

48、E, PWM_DISABLE, BSP_DEVICE_NAME_PWM_A);software_ctrl.SoftwareControlled = MC_PWM_NO_SIGNALS;software_ctrl.OutputControl = MC_PWM_NO_SIGNALS;pwmIoctl( pwm0FD, PWM_SOFTWARE_OUTPUTS_CONTROL, &software_ctrl, BSP_DEVICE_NAME_PWM_A); if (Start_up=START_UP_COMMAND)|(Omega_show<=100)startUp( );/ /RAM

49、P ACCUMULATE THE SPEED.if(Drive_status & DRIVE_STAT_RUN) Omega_command = rampGetValue(ACCEL_CONST, DECEL_CONST ,&Omega_command,&Omega_desired); Time_out_1 =0; /PI adjust routine.if (Time_out_2)exchange(&Omega_actual_temp0,&Omega_actual_temp1,&Omega_actual_temp2);Omega_actual

50、= Omega_actual_temp1; Omega_actual_median = medianFilter(pOmegaActualTemp); Omega_show_median = mult(1500,Omega_actual_median); Omega_show = mult(1500,Omega_actual); if (Start_up = ENABLE_SPEED_CONTROL)Omega_actual = Omega_command;Omega_actual_median = Omega_command;PIprm.IntegralPortionK_1 =Output_

51、duty_cycle_startup; Output_duty_cycle_temp = Output_duty_cycle_startup; Start_up = START_UP_FINISHED;if(Start_up = START_UP_FINISHED)Count_start=1;Output_duty_cycle_temp = contollerPosPI( Omega_command, Omega_actual, &sSrmPosPI);/*if ( abs(Omega_actual-Omega_desired) <= 110 )else*/Output_duty

52、_cycle_temp = controllerPItype1(Omega_command , Omega_actual, &PIprm);/Output_duty_cycle_temp =intelligentPI( &inSrmPI,&stepSrmPI,Omega_desired,Omega_actual);archDisableInt();Output_duty_cycle = Output_duty_cycle_temp;archEnableInt();Time_out_2 = 0;return; /* C statements */static void s

53、tartUp(void)if (direction = srmcmt3ph2spp_Reverse )/a-b-cioctl(TimerIC_A0, QT_SET_INPUT_CAPTURE_MODE, qtRisingEdge);ioctl(TimerIC_A1, QT_SET_INPUT_CAPTURE_MODE, qtRisingEdge);ioctl(TimerIC_A2, QT_SET_INPUT_CAPTURE_MODE, qtRisingEdge);else /A-C-Bioctl(TimerIC_A0, QT_SET_INPUT_CAPTURE_MODE, qtFallingEdge);ioctl(TimerIC_A1, QT_SET_INPUT_CAPTURE_MODE, qtFallingEdge);ioctl(TimerIC_A2, QT_SET_INPUT_CAPTURE_MODE, qtFallingEdge);Sensor_status = decIoctl(dec0FD,DEC_READ_MONITOR_REG,NULL,BSP_DEVICE_NAME_DECODER_0);Se