（优秀毕业全套设计）基于DSP电机控制方法研究（整套下载）

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相位移动逻辑状态宽度最小信号上升和下降时间零位脉冲宽度运行的温度最大加速度通道的最大输出和最小输出电流和图.编码器的工作原理图从上图可得知两个波形相差。根据,两个相位差可以判断出编码器的转向。是编码器旋转周所输出的脉冲。因为内部有自动集成四倍频电路，将外部编码器的输出信号进行倍频处理，这样可以提高精确性。由于是自带四倍频功能，不需要外部搭建四倍频电路所以这无疑提高了系统的稳定性及可靠性。利用编码器在周期所产生的脉冲数出，可以计算出电动机的转速，可以根据和之间相差的角度，来确定电动机的正反转。计算方法脉冲间隔法和脉冲积分法。脉冲间隔法在两个码盘脉冲间隔内插入已知频率的高频脉冲，计算高频脉冲的个数，从而计算出转速。其中插入的高频脉冲的频率。为脉冲每转个数。为内高频脉冲的个数。特点假设高频脉冲频率定时，高于那个转速编码器无法测量。脉冲积分法在定的采样周期内，将来自编码器的脉冲串用计数器累计，然后计算电机转速。其中为采样间隔时间，为在采样时间内的脉冲数，码盘每圈的脉冲数。特点假设周期内只有个脉冲，则计算出的就是能够检测到的最小转速。两者互补，数字控制有。将两者方法结合。既能测高速又能测低速。.电机相电流检测技术利用电阻分压技术来检测电机相电流。由于采用三角形连接，每次通电只有两相通电，故将电阻放置在接地端，以便来实现电流的反馈。每个周期内对电流进行次检测。当处于时，那个常开的开关管与二极管形成回路，并不经过检测电阻故不能进行电流的反馈。当处于周期内，由于电流上升不稳定，可能会导致检测不稳定。所以采样的时间选择在周期的期间的中部。可以利用的定时器采用连续增减技术方式时周期匹配事件启动转换实现。图.电流采样图.本章小结本章大概对控制电机做了简单的描述，并在控制电机的算法上做了详细的表达，本文采用了控制算法，实现对电机种调节。然后分别介绍了霍尔传感器在电机中的位置及其相应的作用，还介绍了编码器的工作原理及其计算转速的方法，最后对电流的检测进行了详细的解释。的选择及相应的硬件设计从年代推出以来，迅速发展，产品种类最多，工作速度越来越快。在中国使用最普遍的是美国公司的系列。系列包含，系列，系列。系列，主要用于数字控制系列，主要用于功耗低，便于携带的通讯设备系列，主要用于高性能复杂的通讯系统是目前最好的定点处理芯片。.芯片的特点高性能的技术，时钟频率，低功耗设计核心电压.，端口电压.高性能和位的乘法累加运算器，增强型的哈佛总线结构片上存储器，位存储器，位型只读存储器，两个位的单机随即存储器，块位，两块位外部中断扩展模块，可支持个外部中断三个位定时器两个事件管理器,串行接口外设，串行外设接口位，个通道的输入多路转换器，两个采样保持器，单双路同步采样最多可以有个可编程通用输入输出引脚高级仿真性能，设置和分析断点功能，实时硬件调试功能。.控制硬件的设计图.控制原理图控制部分，电机驱动装置，通信设备，检测装置。整个系统硬件电路主要有四部分组成控制部分电机驱动部分，电机和上位计算机部分。控制部分主要完成算法的运算对反馈信号进行处理以及产生控制信号的成电机驱动部分主要根据发出的控制信号完成对电机的控制。同时，还包括反馈信号的处理电路和电机保护电路上位机部分通过接口实现与上位机的数据通信。两者互相传送数据电机部分实现系统的要求，并向发出霍尔传感器的信号。.外围电路的设计电源的设计所有的地最终都要连在起，原则是要在远端共地，而且只能单点共地。共地时可以通过个磁珠就是电感，也可以不用。但是定记住，单点共地，远端共地般在电路板的电源入口附近。应用板仅有个外部电源供电。由于芯片的供电电压只能是.，核心电压为.和.，所以在设计应用板时，需将电压变换为.,.和.给供电，因此使用了电压转换元件作为转换芯片。图.供电电源电路的设计的晶体振荡器接口电路应用板应用了个晶体振荡器，如下图所示，但是晶体振荡器产生的电平是.，而芯片的时钟使用的电平是.，所以必须对输出时钟进行电压的变化才能将两者相连，如下图所示采用芯片进行变换。具有锁相环的功能，它把个较低频率的外部时钟转变为片内的较高的时钟。锁相环的倍频可以通过编程来实现对寄存器进行编程。在使用的外部时钟，如果锁相环得到的倍频为，即可获得的时钟。图.晶体振荡电路的设计时钟电路的设计提供了两种产生时钟的方案其利用电路板上内部晶体振荡器或利用外部时钟。由于要求的时钟信号质量比较高，所以采用了的有源晶振，它的供电范围宽，由于要求时钟输入信号电平为.，所以我们选择.的有源晶振。通过的倍频功能，将配置在。图.时钟电路的设计电路的设计应用板有个引脚的接口，该接口是标准的仿真接口，用来调试硬件和软件。接口电路硬件如图所示。图.电路的设计异步串行接口硬件的设计有两个片上的异步串行接口，该串行可以外接串行接收芯片，以便与外部串行接口信号相连。标准的引脚功能如下表所示表标准异步串行接口引脚功能引脚号公插头应用板芯片自身带有两个标准的串行通信接口，但是电平为电平，与总线电平不匹配，不能直接与串口连接。为了解决这个问题，本文采用公司生产的专用电平转换芯片。如图使用个通道的总线接口芯片。图.电路的设计总线接口硬件设计接口器件与的硬件连接电路如下图所示。使用片接受器来实现与之间的通信。在电路中，使用个引脚的插头。图.接口电路的设计.功率驱动逆变电路的设计可用来驱动工作在母线电压不高于的电路中的或，适合于不同功率驱动的场合。作为信号的前级驱动，将其应用在三相混合式步进电机驱动系统中做驱动信号的转换。芯片具有以下些特点可直接驱动高达电压的高压系统，输出端具有抑制功能最大正向峰值驱动电流为，反向峰值驱动电流为具有电流放大和过电流保护功能，同时关断六路输出自动产生成上下侧驱动所必需的死区时间.具有欠压锁定功能并能及时关断六路输出.逻辑信号输入兼容。的内部结构如图所示,引脚定义为输入电源,为输入端,为故障输出端,为电流比较器输入端，为电流放大器输出端,为电流放大器反向输入端,为电源地,为驱动输出地,为三路低侧输出,为三路高侧电源端，为三路高侧输出端，为高端侧电源地。使用的注意点由于的主电路直接和检测电流的输入端相连,而且外部电流很容易产生感抗，所以检测电流电阻做好使用无感电阻由于采用的驱动方式是不隔离的，如果主电路功率器件损坏,驱动电路里高压将窜入里，造成报废,严重时会将的前级电路击穿。所以来自微处理器的输入信号必须与之间加上隔离电路。而且根据设计自举电路的参数的选择的注意事项，尤其是自举二极管与自举电容，栅极电阻选择是必须要认真考虑。在布线方面与的布局也有严格要求，比如在自举电容上怎样减小引脚和引线上生成的电感，可以从以下几个方面来保证不产生电感两个功率器件之间用粗线进行连接，尽量减少环路单点连接的地和功率地，同时考虑功率地和逻辑地的单点连接与距离功率器件之间的距离越小越好，自举电容与驱动也是越近越好。结构原理图在正常工作的时候,输入的路逻辑控制信号经内部的个输入信号处理器处理,下桥臂功率管的信号经过驱动器功放后,被送到功率器件上。当上桥臂功率管的信号使能是，必须先经过电平移位器中的自举电路进行电位变换后,将信号变为电位悬浮的驱动信号然后再经过锁存器的电压检验之后,最后送到输出驱动器后才能将信号加载到驱动的功率管上。当电流发生过流时，输入端口电流检测端口，如果检测到电压大于.，驱动管就会迅速的封锁所有的信号的输出，让的输出都是低电平，以达到保护功率管的功能与此同时的引脚的电平也会被拉低，向发出出错的信号。如果工作电源低压或欠压，驱动管就会迅速的封锁所有的信号的输出，让的输出都是低电平，以达到保护功率管的功能与此同时的引脚的电平也会被拉低，向发出出错的信号。以免造成低压对造成的破坏。无论何时只要发生故障后，会保持故障闭锁状态，以直等到故障的清除。故障清除的方式信号输入端同时被输入高电平。图.原理结构图.电机驱动的设计电机功率驱动部分的原理图，驱动由组成的三相逆变桥式驱动电路。根据芯片手册的要求，退耦电容应至少是自举电容容量的倍关系。电路采用了的电解电容。经实验验证可以正常工作。图.驱动电路的设计自举电容的选择和计算电容的特性是防止电压不能突变，当外部供电电压突然消失或者突然供电如果有个电容它能防止电压的突变，总有个充放电的过程，在这个过程中产生电压自举的功能。假如有个的电路，电路中需要使用的电压来驱动个场效应管，在这里通过自举来实现上面所需要的要求。自举电路通过个电容和个二极管，电容的作用是存储电压，二极管的作用是防止电流倒灌，如果在频率较高的电路中时候，自举电路的电压电路输入的电压电容上的电压，这样能起到升压的功能。自举电容的选择问题系统对电压的要求驱动对静态电流的要求栅极源漏电电流的大小自举电容漏电流的大小电容需要的最小负荷.。再根据电容最小的负荷来求出自举电容的最小容量驱动信号隔离电路因为控制板的工作电压电流都比较低，驱动板的电压比较高，如果驱动板的高压大电流进入控制板会烧化控制板。为了提高系统的安全性和可靠性，利用的光电隔离电路将控制板和驱动板分离出来，信号首先经过总线缓冲器，它的作用是限制的输入输出电流，以此来保证输出电压及电流在所能接受的范围内。从输出的信号再经过光电藕合器。光电藕合器的作用是信号隔离，从而使信号只能从端去向另端，同时可以吧信号的电平从.提高到。因为使用的光耦隔离器，会使信号中会出现点变形，所以利用施密特触发器的功能来处理输出信号，得到比较理想的信号，并传递到的驱动输入端。是种三态输出八路信号收发器,主要应用于大屏显示,以及其它的消费类电子产品中增加驱动。是可控的光电耦合器件，光电耦合广泛应用于测量仪器，影印机，家用电器上。它的作用在于增加安全性，减小电路干扰，减少电路的设计。图.接线图图.连接图.霍尔传感器信号电路作为霍尔传感器的信号接口。由于霍尔传感器的信号是集电极开路输出，所以设计了的上拉电阻。如下图所示。由于电机在工作时信号中肯定会有许多噪音干扰，为了提高信号质量，采用了简单的滤波电路来提高信号的质量问题，由于的端口输入电压是故采用电压分组的办法。图.霍尔传感器信号电路.正交编码脉冲信号电路图.正交编码器信号电路.控制器保护电路设计保护电路主要是为了避免电压过高以及其他些能对系统损坏的事件对系统进行损坏。如果有过压欠压过电流工作异常等故障信号时，会结束所有的输出，来防止对外部事件对系统的破坏。采用电阻分压来设计比较电压值。图.电机供电电源图.过压保护电路图.欠压保护电路图.过流保护电路.本章小结本章对的种类进行了分析以及选择了的类型，设计相应的电路，如驱动电路，供电电源的电路设计，电路的设计，电路的设计等。并设计相应的过流，欠压，高压保护。控制系统的设计.控制系统设计的基本原则最大限度的满足被控对象的要求在满足要求的前提下，力求使控制系统简单，经济，维修方便保证系统的安全可靠性控制软件实时性的要求控制软件易于修改。.软件的设计软件的设计根据转子的霍尔传感器所产生的位置信号和反馈电流对电机进行控制。软件设计最常用的是模块化设计，根据技术要求可以分为以下的模块系统初始化模块，驱动模块，霍尔传感器捕捉模块，模块，模块，转换模块。系统初始化模块初始化些必要的系统寄存器，来保证系统的正常