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基于DSP的无刷直流电机控制系统研究

朱玲  
【摘要】: 无刷直流电机是一种集电机和电子一体化的高新技术产品,它不仅具有体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高等优点,同时还保留了普通直流电动机优良的机械特性。因此,研究具有响应速度快、调节能力强、控制精度高的无刷直流电动机控制系统具有十分重要的意义。 论文研究了基于DSP的有位置传感器无刷直流电机(BLDCM)控制系统的设计原理和设计过程,侧重于DSP技术在BLDCM控制系统中的具体应用,搭建了无刷直流电机系统的仿真平台,利用该仿真平台验证系统的控制算法。 首先,本文深入研究了无刷直流电机的基本结构、工作原理、数学模型和稳态运行特性。分析了无刷直流电机的换相过程,并确定了系统的控制结构、控制芯片、控制技术及控制策略。为了提高系统的调速性能,控制结构采用了转速、电流双闭环结构。在控制策略上,针对经典PID算法在无刷直流电机调速中出现的问题,采用模糊PID算法,将传统PID控制方式与模糊控制相结合,使系统具有良好的动、静态性能。在此基础上,建立无刷直流电机的数学模型,搭建其仿真平台,通过实验验证了模糊PID控制的优越性。 然后,本文对系统硬件进行了设计,包括DSP外围电路、功率驱动及其逆变电路、采样检测电路的设计。同时还设计了必要的保护电路(包括过流保护、过压保护等)。采用TI公司的TMS320F2812DSP芯片作为控制核心,利用DSP高速数字运算功能和丰富的外设,整套系统的硬件电路得到了简化。采用结构更加合理的软件实现了系统的大部分功能,从而提高了系统的可靠性,达到无刷直流电机的高精度控制的目的。系统软件采用C语言编写程序,整个控制系统软件由主程序、中断子程序组成。主程序完成芯片初始化、变量的初始化等。服务子程序完成A/D转换、数字PID控制、软件换相、PWM产生等。 最后,在论文结尾对整个设计进行了总结,对后续的工作给出了自己的见解。


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