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（全套CAD）基于DSP电机控制方法研究（图纸论文整套）

产生技术.编码器.电机相电流检测技术.本章小结的选择及相应的硬件设计.芯片的特点.控制硬件的设计.外围电路的设计电源的设计的晶体振荡器接口电路时钟电路的设计电路的设计异步串行接口硬件的设计总线接口硬件设计.功率驱动逆变电路的设计芯片具有以下些特点结构原理图.电机驱动的设计自举电容的选择和计算驱动信号隔离电路.霍尔传感器信号电路.正交编码脉冲信号电路.控制器保护电路设计.本章小结控制系统的设计.控制系统设计的基本原则.软件的设计.集成开发环境.主程序的设计系统初始化模块事件管理器模块捕捉模块正交编码器脉冲电路模数转换模块模块算法流程图如所示电流采样数字滤波.本章小结结论与展望.结论.不足之处及未来展望致谢参考文献绪论.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。有为实现具体特定功能设计的不可编程，如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。可编程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起，构成多处理器系统，使用灵活，适应性强。系统设计结构简单。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。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。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。.国内外的发展概况芯片诞生于世纪年代末，至今已经得到了突飞猛进的发展，目前经历了三个发展阶段。第阶段，的产生阶段世纪。芯片出现之前，数字信号的处理是依靠通用微处理器来完成。由于通用微处理器的处理速度较低，难以满足实时高速处理的要求。由于具有内部单周期的乘法器，使得芯片的运算速度与数据处理能力及运算精度受到了很大的限制。公司的第代芯片，它通过改进哈佛结构，允许程序存储空间与数据存储空间之间的数据相互传输，大大提高了运算速度和编程的灵活性。第二阶段，的成熟阶段世纪年代，这个时期，国际上许多著名集成电路公司都相继推出了自己的产品。如公司的系列,公司的等。成熟阶段的器件在硬件结构上相比于雏形阶段更加适合对数字信号处理，新加了进行硬件乘法功能，硬件傅里叶变换功能和单指令滤波处理功能，单指令的周期是。如公司的，它是该公司推出的第二代处理器，采用了的制造工艺，使得的的运算能力和速度，以及他的储存能力都得到成倍的提高，为未来语音的处理和图像的硬件处理技术发展奠定了基础。第三阶段，完善阶段世纪后。不仅信号处理能力不断的到加强和完善，而且系统开发的更加实用，容易被用户所应用程序的编辑更加的灵活，调试也越来越方便应用所需要的成本相比从前不断下降。随着技术的发展使得各种通用外设集成到片上，从而大大的提高了数字信号处理能力。目前，芯片已经广泛应用到自动控制图像处理网络设备和仪器仪表等领域中，为数字信号处理打下了高效而可靠的硬件基础。目前，我国的产品主要来自于海外。年公司的第代产品最先进入中国市场，以后公司通过提供培训课程，使该公司产品的市场份额不断扩大。现在公司的产品约占国内市场的。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，在国内些专业用户的推动下，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实验室，开设了相关的课程，这对在我国的发展期了关键作用。进入世纪以后，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，从而带动了吃长的高速发展。未来的年，全球的产品将向着高性能，低功耗，加强融合和拓展多种应用的趋势发展，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。的内核结构将进步改善和微处理器的融合和高档融合和的融合的并行处理功耗越来越低。.本课题应达到的要求熟悉的发展历程熟练掌握的原理以及硬件结构熟练掌握根据设计要求设计相应的外围电路掌握集成开发环境能够熟练使用语言进行编程熟练使用开发软件。电机的选择及其结构每个传动控制系统，都必须有控制电机基本元件，主要是用于完成控制信号的传递与变换。控制电机可以做为执行元件或是测量元件。现在市场主要有步进电机和伺服电机。.步进电机步进电机又可以叫电脉冲马达。步进电机是将电脉冲控制信号转换成电机转子角位移的执行元件。每当电机绕组接受个电脉冲，转子就会转过个相应的步距角。它每接受个脉冲，其转子转过个相应的步距脚。转子的角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的数量频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角转速及转向，很容易用微机实现数字控制。步进电机应满足以下基本要求在电脉冲的控制下，步进电机能迅速启动，正反转，制动和停车，调速范围宽，步进电机的步距角要小，步距精度要高，不丢步，不越步，工作频率高，相应速度快。步进电机的矩角特性，即控制绕组通电状态不变时，电磁转矩与转子偏转角的关系。.图.步进电机矩角特性步进电机的最大动态转矩频率的关系成为矩频特性。如下图所示，在定的控制范围内，随着频率的升高，步进电机的功率和转速都相应的提高，超出范围则随频率升高转矩下降，步进电机带负载的能力逐步下降，知道带不动。图.步进电机矩频特性.伺服电机伺服电机又称执行电机，在控制系统中作为执行元件，其功能是将电信号转换为轴上的角位移或角速度输出，以带动控制对象。通过改变电压的大小和极性，就可以控制伺服电动机的转速，转向，启动和停止。伺服电机中又可分为直流伺服电机和交流伺服电机。直流伺服电机的基本结构和工作直流他励电动机。通常分为电磁式和永磁式两种。图.直流伺服电机的机械特性图.直流伺服电机的调节特性曲线直流伺服电机具有良好的线调节特性和时间响应。机械特性硬。.选择电机直流伺服电机的机械特性和调节性能都是线性的，机械特性硬，而交流的是非线性的。直流伺服电机的动态响应会比交流伺服电机的快。直流伺服电机不会产生自转，但是交流伺服电机可能会产生自转现象，故本文选择直流伺服电机。.本章小结熟悉市场上所拥有的电机，并对它们大概进行了了解，并对步进电机和交流伺服电机进行比较，然后对伺服电机进行详细介绍，并对直流和交流伺服电机进行详细的比较。择无刷直流伺服电动机作为控制电机。无刷直流电机的工作原理及数学模型.无刷直流电动机的结构种用电子换向的小功率直流电机。又可称为无整流子直流电机无换向器电机。它是用功率开关管取代普通直流电动机中的机械换向器，从而构成无换向器的直流伺服电动机。这种无刷直流伺服电动机的结构简单，运行可靠，没有火花，电磁噪声比较低，广泛应用于现代生产设备。无刷直流伺服电动机由于没有电刷和换向器弥补了以前机械换向器稳定性问题以及对通讯设备的干扰问题。它主要有电动机转体，转子位置传感器和功率电子开关电路组成电器原理图如下图所示图.直流伺服电机原理图无刷直流伺服电动机将电枢放在定子上，把转子做成永磁体，直产生稳定的磁场，通过上述的办法可以减去机械换向器，从而提高系统的稳定性，无刷直流伺服电机的结构与普通直流伺服电动机的结构相反如果定子上的电枢通上电流时，由于电压不会改变，所以定子电枢上的只会产生稳定不变的磁场，由于转子也是产生不变的磁场，所以电机最多只会旋转度。为了使电动机转起来，必须让定子电枢产生个能稳定变化的磁场，这样转子才能跟着变化的磁场旋转，可以讲定子变化的磁场与转子永磁磁场始终保持定的角度，并产生稳定的转矩是电机不断的旋转起来。综上所述，组成直流无刷电机各主要部件包含电机主体主定子主转子电子开关线路功率逻辑开关位置信号处理位置传感器传感器定子传感器转子。无刷直流电机是永磁同步电机的种。它产生的反电势是方形波。英文简称。无刷直流电动机算是在交流伺服电动机的范畴。.无刷直流伺服电动机的位置检测装置无刷直流电机要实现正反转，要根据转子位置信号确定电枢绕组的正确换向，是的定子电枢绕组所产生的磁场与转子的旋转磁场始终保持在度的范围内。位置传感器可分为两种，直线和角位移式。常用的直线位移传感器有直线位移定位器等，它的特点是工作原理简单测量精度高和可靠性强角位移传感器式具有可靠性高成本低。角位移器还可使用增式光电编码器。如今转子位置传感器主要分为敏感式耦合式谐振式接近式。敏感式利用敏感元件来检测转子的位置信息，并用输出电信号来控制各相的导通常用的敏感元件有光敏式位置传感器，例如光电二极管和光电三极管和磁敏式位置传感器，例如霍尔元件，磁敏二极管和磁敏三极管耦合式变压器耦合和高频空心线圈耦合等谐振式谐振电路是电感和电容等元件组成的，如果和谐振相等时，共振现象输出最强，以达到控制电枢通断的能力接近式主要有接近开关。霍尔传感器由于无刷直流伺服电动机的转子采用的是永磁体，因此常用磁敏式霍尔传感器来检转子的位置。每相绕组都有个霍尔传感器。霍尔位置传感器输出的逻辑信号经过逻辑处理后，可以实现功率控制器上的开关通断顺序控制。霍尔效应将矩形半导体薄片置于磁场中，在薄片两端通以控制电流，则在薄片的另外两侧就会产生个电势，这就是霍尔效应。霍尔电势与控制电流的关系.当磁感应强度与霍尔元件的平面法线方向成定角度时.霍尔电势很小，霍尔元件传感器是将霍尔元件与放大电路结合起来制成霍尔集成放大电路图.霍尔集成电路内部原理图定子绕组连接方式非桥式半桥式半控型图.三相半桥主电路图.四相半桥主电路桥式全控型图.星形连接三相桥式主电路图.三角形联结三相桥式主电路开关管控制方法位置检测器的三个输出信号通过逻辑电路控制这些开关管的导通和截止，其控制方式有两种二二导通方式和三三导通方式。二二导通方式开关管的导通顺序决定共有种导通状态，间隔电角度改变次导通状态，每改变次状态更换个开关管，每个开关管导通电角度，每相绕组导通当,导通时，电流的线路为电源相绕组相绕组地。其中相绕组和相绕组相当于串联.这种连接方式。比半桥方式绕组的利用率增加了，输出转矩也增加了。三三导通方式开关管的导通顺序决定共有种导通状态，间隔电角度改变次导通状态，每改变次状态更换个开关管，每个开关管导通电角度，导通的时间增加了。当导通时，电流的线路为电源相绕组和相绕组相绕组地，其中相绕组和相绕组相当于并联，在与相串联.因为三相同时通电，产生的转矩分量互有抵消，所以总的转矩并不比二二导通方式大。半桥与全桥驱动之间的比较绕组的利