【41页】毕业论文：基于DSP的直流电机控制系统设计.doc文档在线阅读

例如在工业自动化办公室自动化和家庭住宅自动化方面使用大量的电机，几乎都采用功率器件进行控制，将预定的控制方案规划指令转变成期望的机械运动。

这种新型控制技术己经不是传统的电机控制或电气传动而是运动控制。

运动控制使被控机械实现精确的位置控制速度控制加速度控制转矩或力的控制，以及这些被控机械量的综合控制。

因此现代电机控制技术离不开功率器件和电机控制器的发展。

它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高质高效的平滑运转的特性，尽管近年来不断受到其它电动机的挑控制，集成电路控制和单片计算机控制等过程。

每次的技术升级都是控制系统的性能有较大地提高和改进。

随着新的控制芯片的出现，给技术升级提供了新的可能。

电机控制是应用的主要领域，随着社会的发展以及对电机控制要求的日益提高，将在电机控制领域中发挥越来越重要的作用。

课题研究的目的及意义长期以来，直流电机直占据着速度控制和位置控制的统治地位。

课题研究的目的及意义长期以来，直流电机直占据着速度控制和位置控制的统治地位。

由于应用的主要领域，随着社会的发展以及对电机控制要求的日益提高，将在电机控制领域中发挥越来越重要的随着新的控制芯片的出现，给技术升级提供了新的可能。

电机控制是部分内容简介发展，特别是计算机技术的发展，不断地进行技术升级。

这个过程经历了从分立元件控制，集成电路控制和单片计算机控制等过程。

每次的技术升级都是控制系统的性能有较大地提高和改进。

随着新的控制芯片的出现，给技术升级提供了新的可能。

电机控制是应用的主要领域，随着社会的发展以及对电机控制要求的日益提高，将在电机控制领域中发挥越来越重要的作用。

课题研究的目的及意义长期以来，直流电机直占据着速度控制和位置控制的统治地位。

由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高质高效的平滑运转的特性，尽管近年来不断受到其它电动机的挑战，但到目前为止，就其性能来说仍无其它电动机可比。

在控制系统的构成上，本课题对硬件电路进行了设计，而这个硬件系统具有定的通用性，也即可以将它作为个硬件平台，在其它过程控制中应用。

另外，由的特点量身订做，可以在其它的控制系统中根据不同的要求进行外围电路的设计，进而来构成硬件系统，这样既便于设计思想的物化，又使得设计系统更加紧凑，不浪费资源。

本直流电机控制系统采用经典的数字增量式控制算法，在本文中对数字增量式控制的理论设计和实现进行了较为详细的论述。

课题研究的现状近些年来，随着现代电力电子技术控制技术和计算机技术的发展，电机的应用技术也得到了进步的发展，新产品新技术层出不穷。

除了人们己经熟悉的普通电机外，许多不同用途的特种电机也不断问世，如广泛应用于办公设备的无刷直流电机和高精度的步进电机用于照相机的超声波电机用于心脏血液循环系统的微型电机等等。

另方面，由于应用了电力电子技术，电机的控制技术变得更加灵活，效率也更高，如变频器控制的异步电机及伺服系统即是典型的例子。

在实际中，电机应用已由过去简单的起停控制提供动力为目的应用，上升到对其速度位置转矩等进行精确的控制，使被驱动的机械运动符合预想的要求。

例如在工业自动化办公室自动化和家庭住宅自动化方面使用大量的电机，几乎都采用功率器件进行控制，将预定的控制方案规划指令转变成期望的机械运动。

这种新型控制技术己经不是传统的电机控制或电气传动而是运动控制。

运动控制使被控机械实现精确的位置控制速度控制加速度控制转矩或力的控制，以及这些被控机械量的综合控制。

因此现代电机控制技术离不开功率器件和电机控制器的发展。

电机的控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展。

由于模拟器件的些参数受外界因素影响较大，并且它的精度也差。

所有这些都使得模拟控制器的可重复性比较差，控制效果不理想，因此调速电机的控制器逐渐朝数字化方向发展。

数字控制器与模拟控制器相比较，具有可靠性高参数调整方便更改控制策略灵活控制精度高对环境因素不敏感等优点。

随着现有的工业电气传动自动控制和家电领域对电机控制产品需求的增加用户也不断提高对电机控制技术的要求。

总是希望能在驱动系统中集成更多的功能，达到更高的性能。

许多设备试图使用位或是准位的微处理器实现电机的闭环控制，然而它们的内部体系结构和计算功能都阻碍了这要求的实现。

例如，在很多领域如工业家电和汽车，用户希望使用效率高且去掉霍尔效应传感器的电机。

这种电机的控制可以通过使用先进的电机控制理论采用高效的控制算法来实现。

但是这可能超出上述微处理器的计算能力。

使用高性能的数字信号处理器来解决电机控制器不断增加的计算量和速度需求是目前较为普遍的做法。

将系列外围设备如模数转换器脉宽调制发生器和数字信号处理器集成在起，就获得个既功能强大又非常经济的电机控制专用的芯片。

近年来，各种集成化的单片的性能得到很大的改善，软件和开发工具越来越多，越来越好，价格却大幅度降低。

低端产品的价格已接近单片机的价格水平，但却比单片机具有更高的性能价格比。

越来越多的单片机用户开始选用器件来提高产品性能，器件取代高档单片机的时机己成熟。

首先，与单片机相比，器件具有较高的集成度。

具有更快的，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和缓冲器，提供高速同步串口和标准异步串口。

有的片内集成了和采样保持电路，可提供输出。

更为不同的是，器件为精简指令器件，大多数指令都能在个周期内完成，并且通过并行处理技术，使个指令周期内可完成多条指令。

同时采用改进的哈佛结构，具有的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。

又配有内置高速硬件乘法器多级流水线，使器件具有高速的数据计算能力。

而单片机为复杂指令系统计算机，多数指令要个指令周期来完成。

单片机采用冯诺依曼结构，程序和数据在同空间存取，同时刻只能单独访问指令和数据只能做加法，乘法需要由软件来实现，因此占用较多的指令周期，也就是说速度比较慢。

所以，结构上的差异使器件比准位单片机单指令执行时间快倍，完成次乘法运算快倍。

器件还提供了高度专业化的指令集，提供了快速傅立叶变换和滤波器的运算。

此外，器件提供了接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便。

其次，基于芯片制造的电机控制器可以降低对传感器等外围器件的要求。

通过复杂的算法达到同样的控制性能，降低成本，可靠性高，有利于专利技中，为比例运算放大系数，为积分时间，为微分时间。

系统控制任何电动机的调速系统都以转速为定量，并使电动机的转速跟随给定值进行控制。

为了使系统具有良好的调速性能，通常要构建个闭环系统。

本设计是个对电机进行的控制系统，采用经典的数字增量式控制算法。

所谓增量式是指数字控制器的输出只是控制量的增量。

当执行机构需要的控制量是增量，而不是位置量的绝对数值时，可以使用增量式控制算法进行控制。

增量式控制算法可以由公式推导出，得到控制器的第个采样时刻的输出值为并由得到增量式控制算法公式为其中由可以看出，如果计算机控制系统采用恒定的采样周期，旦确定，只要使用前后三次测量的偏差值，就可以由求出控制量。

增量式控制算法与位置式算法相比，计算量小得多，因此在实际中得到广泛的应用。

本设计中基于的控制器的实现框图如图所示。

图基于的控制器框图从图中可以看出被控电机的速度设定量由给出，经过计算出控制量，对信号进行转换，产生模拟控制量，从而实现对被控电机速度的控制，而电机实际转速通过转换器送入，使整个系统构成个闭环系统。

本章小节本章针对控制系统设计方案与控制策略，以的控制为核心进行了系统软件设计。

本章采用模块化设计理念，构建了系统软件的总体结构，并对主要模块的软件流程进行了详尽的阐述，绝大部分功能都得到实现。

第章系统总体调试调试准备在进行系统的调试之前需要做系列的准备工作，包括硬件准备和软件准备工作。

硬件主要包括开发板仿真器和台调试仿真用的机。

开发板使用的是明伟公司提供的，当然需要外设的些显示电路捕获电路等仿真器是仿真器。

外设电路通过自己段时间的精心研究，基本搭建完毕，在大多是情况下满足了各大模块的硬件设计。

软件调试使用的的软件开发环境。

是公司软件的集成开发环境，在下工作，类似于的集成开发环境采用图形接口界面，有编辑工具和工程管理工具它将汇编器链接器编译器建库工具等集成在个统的开发平台中所集成的代码调试工具具有各种调试功能，能对系列进行指令级的仿真和可视化的实时数据分析同事具有丰富的输入出库函数和信号处理库函数。

在安装成功之后，还需要进行系列的配置。

这就需要按照芯片的类型和仿真器的种类进行相应的选择。

系统调试在硬件和软件都准备充足的前提下，就可以进行系统的总体调试了。

首先按照自己事先设计好的电路图进行连接，由于该系统较为复杂，模块部分较多，排线的连接应格外小心，对于每根排线的接头我都是用绝缘的橡胶层包裹起来。

线路连接好之后，将与机通过仿真器连接起来，然后再给芯片上电。

将已经写好的程序在开发环境下进行编译，编译成功之后系统会生成个文件，该文件就相当于单片机仿真的文件，只需要将此文件导入芯片中，程序就可以在上运转起来了。

在导入文件之前必须确保与机的连接已经被系统识别，这就需要准确无误的将仿真器的驱动软件安装成功。

我在最初进行硬件调试的时候就是把仿真器的驱动软件安装，导致系统无法进行调试仿真，最后在老师的指导下才解决了这个问题。

所以对于驱动软件的安装是系统进行硬件调试的前提。

将文件成功导入后，运行系统。

此时，观察到的唯现象是不断闪烁。

我在进行调试的时候为了便于观察程序是否跳转到中断服务程序，特别在中服里面加了个灯闪烁功能，这个现象说明系统的定时器中断中断服务程序完全符合设计要求。

随后我要进行的操作就是控制电机的转动了，当按下开关后，电机转动起来，正转模式指示灯亮，同时，电机的转速信息也在第时间反馈到液晶显示屏上当再次按下开关，电机开始加速，然后