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基于DSP和FPGA的交流伺服系统研究 基于DSP和FPGA的交流伺服系统研究

格式:word 上传:2022-06-25 18:54:07

《基于DSP和FPGA的交流伺服系统研究》修改意见稿

1、“.....其硬件系统包括时钟电路复位电路接口电路以及接口电路主要完成对霍尔信号的检测码盘信号的读取键盘的扫描显示器的动态刷新保护信号的处理等功能。其硬件系统包括位置速度检测电路方向脉冲接口电路电流采样电路转换电路过流检测电路及键盘显示电路最后介绍了与的总线接口电路。第章交流伺服系统的软件设计软件的总体设计方案本系统软件包括和两部分。完成方向判定和对脉冲的计数,定时检测故障检测线上的信号,发现时,立刻发送信号给的引脚以封锁脉冲输出,并且通过按键判断,以中断的方式更新键盘信息。完成三闭环的控制算法显示器的动态刷新键盘扫描保护信号处理,定时地从获取键盘和脉冲信息以及电流数据,并且完成接收及发送最新的系统参数,控制和监控电机的运行状态......”

2、“.....软件系统主程序设计的主程序主要由初始化子程序和循环语句构成,其主要功能是完成系统的初始化,不断的循环显示键盘处理定时对上位机扫描,等待中断的发生。由于本系统设计了故障保护调试功能,故在主程序中插入了故障调试处理入口,使得每次故障调试之后,系统可以回到主程序中执行循环语句,等待中断。流程图如图所示。二初始化子程序初始化子程序包括系统初始化事件管理器模块初始化初始化初始化端口初始化。在初始化过程中不允许中断发生,由中断允许位来禁止所有中断,在初始化程序执行完毕后再开启。禁止所有中断在系统初始化中完成,此外系统初始化中还包含存储器的定义,作为数据存储器对设置对引脚清零系统中断设置,能使级中断系统的时钟设置清中断标志位等......”

3、“.....初始化设置与上位机的通讯的数据位长度波特率奇偶校验等。初始化包括设置数据长度,主从方式,发送中断使能,时钟模式选择,波特率和优先级等。端口初始化包括对八个寄存器的初始化。图主程序流程图三电机的初始角度初始化本文利用由霍尔传感器检测到的信号实现对电机初始角度定位。信号的波形如所示。对于四极电机,脉冲信号在电机旋转时,每转变化电角度。每个的电角度,根据转子所在的位置的霍尔信号分成六个区间。如图所示。在电机转动之前,在电机的端口没有任何可以反映转子位置的电信号,由的状态就可以判定电机转子所处空间位置相应的区间。对于些系统,可以开环启动电机运行到该区间的中心线上,转子的初始位置即被确定,此时电机最大的旋转角度是正转或者反转......”

4、“.....在转子所在的区间确定以后,就可以咬合电机的转子,此时电机定子所形成的空间磁场位置应该和转子轴重合。如果转子在各区间的中轴线上,电机定子绕组通方向的定幅值的电流,电机咬合转子就可完成。各区间的中轴线况下,转初始化子程序显示开和中断电机的初始角度初始化编码信号初始化初始化调入故障信息变量初始化故障调试处理入口未屏蔽中断能使和校验正确故障处理定时扫描上位机信号键盘处理显示子程序子不在各区间的中轴线上。假设电机转子初始位置位于区间,转子位置位于以为中轴线,宽度为的区间。在上电瞬间转子可以位于该区间的任何位置,可用以下方法咬合转子假定转子位于区间中轴线上,按照给电机的三相绕组加电流......”

5、“.....电机旋转,光电编码器的相输出脉冲,据此可以判断电机的转向。如果电机处于正向旋转状态,说明电机转子位于到之间,再按照给电机的三相绕组加入电流,如此反复,总能在个很小的区间内使电机处于微振状态。此时应该控制电流的幅值,不让电机在咬合转子时产生过大的过冲。电机相绕组轴线图信号波形图图转子空间位置四键盘处理显示子程序在本系统中有个按键,分别是加键减键模式键确认键。模式键主要控制些模式的选择,例如正向禁止反向禁止速度极限显示模式等等。扫描是否有键按下及其去抖工作都是由完成的,发现有键按下时会通过中断的方式更新按键信息,然后会通过定时扫描的方式获取按键信息。当发现按键信息中标记有键按下时,在确定键按下确定之后,会将新的数据存入......”

6、“.....根据按键时间的长短,设计了加减速处理,当按键时间在内,每秒加当按键时间在内,每加当按键时间在以上时,每加。具体流程图如图所示。五中断子程序系统中断主要包括定时器下溢中断,定时器周期中断,保护中断,外部中断,中断和中断。定时器下溢中断主要完成三闭环及控制算法定时器周期中断完成对中信息的读取工作。显示返回有键按下等待键按下显示模式号键按下限幅加减速处理键按下标志置键按下标志清按下标志键按下限幅加减速处理置键按下标志键按下标志清按下标志键按下延时,从中读键盘信息延时,从中读键盘信息延时,从中读键盘信息等待键释放延时,从中读键盘信息延时,从中读键盘信息键按下等待键释放显示参数值键按下延时......”

7、“.....从中读键盘信息键按下标志清按下标志延时,从中读键盘信息键按下等待键释放延时,从中读键盘信息键按下将改动的参数值存入返回返回图键盘处理显示子程序中断完成故障检测及禁止发生外部中断用于脉冲的捕获中断完成从上位机接收新的系统参数中断完成对的读写工作。定时器中断定时器中断程序是整个控制算法的关键部分,在个周期内,检测转子位置计算速度完成电流采样实现位置环速度环和电流环的调节将变量坐标变换,生成等功能,流程图如图。定时器的时间间隔是由的频率决定的,本系统设定是,则每执行次下溢中断程序,更新状态变量和控制变量。转速估计常用的数字测速方法有三种,即法测速法测速和法测速,其中,法是根据在规定时间间隔内测速装置产生的脉冲数来确定转速......”

8、“.....当电机转低时,规定时间内脉冲的数量很少,检测精度降低,因此,这种测量方法适用于高速。法是通过记取传感器产生的相邻两个脉冲之间的时间间隔来计算电机转速,即测期。当电机处于高速运转时,相邻两个脉冲之间的时间间隔极短,检测精度也会降低以这种方法适用于低速,法兼有法和法的优点,不论高速还是低速。本文采用法。在定的时间内测取编码器输出的脉冲个数,本系统对编码脉冲采用倍频处理,则电机的转速为为编码器旋转周发出的脉冲数。电流环调节器程序对于电流环调节器,给定值为,反馈值,偏差值,的输出值是。采用控制永磁同步电机时,被控量的值是离散化的点,因此需要采用离散化方法。以系列的采样时刻点代表连续时间,以矩形法数值积分近似代替积分,即本系统采样增量式算法......”

9、“.....的表达式则第次采样时刻的输出增量和第次的值可以表示为中断保护现场获取当前机械位置速度计算估计超速次数加超速计算位置偏差用代替位置超差恢复现场超速达次做超速标志故障处理异常退出中断恢复现场做超差标志位置环速度环取电流转换值变换过流变换轴电流调节恢复现场做超差标志逆变换请下溢中断标志恢复现场开中断返回故障处理故障处理图下溢中断流程图式中采样序号第次采样时刻输入的偏差值第次采样时刻输入的偏差值第次采样时刻的计算机输出值比例系数积分系数由式和可以看出,只要在寄存器中保存,在第个周期只需要计算的值就可以了。由于电流环调节器的输出要受到实际物理量的制约,如永磁同步电机的额定电压,额定电流等......”

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