基于DSP控制电机调速的研究─直流双闭环调速Word格式.doc

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基于DSP控制电机调速的研究──直流双闭环调速

基于DSP控制电机调速的研究─直流双闭环调速

学生:

专业:

电气工程及其自动化

指导教师:

摘要

本设计是以数字信号处理器为主要控制手段的直流双闭环调速系统。

调速系统的速度和电流的反馈控制在当今环境下得到了广泛的应用。

它是目前最重要的驱动方式，而速度和电流反馈是主要控制手法。

因此我们在直流调速系统中设立两个调节器。

一个是速度调节器（ASR），另一个是电流调节器（ACR）。

他们都有各自的功能一个调节转速和另一个调节电流。

其中电流称作为内环，转速称作为外环。

本文对系统的实时处理能力和精度有了很大的提高。

我们通过学习并且了解到该系统设计。

与此同时其余这个系统的原理做了比较恰当主电路设计。

在本系统的具体实践方面，采纳当前非常有前沿性的数字信号处理器（DSP）。

并且用来作系统的控制器，它的处理速度极高。

恰好符合实现实时性要求高且相对于单片机更加精确特点。

在这个科技时代，直流电动机的构造和控制形式都产生了翻天覆地的变革。

随着控制在各行各业的普及，和创新式的电力电子功率元器件的源源不断的出现。

这种情况下，全控型的开关功率元件进行脉宽调制（PWM）控制形式变成当今的一种趋势。

并且速度反馈元件选用霍尔传感器，通过检验霍尔传感器的指示灯与捕获端口来读取的状态是否一致。

然后是数字信号处理器的自动调节脉冲宽度，输出脉冲，驱动电路后，控制电机速度的速度。

关键词：

直流电机；

双闭环调速系统；

霍尔传感器；

DSP

，

--

ResearchonDSP-basedmotorspeedcontrolgreenhouseDoubleclosedloopDCspeed

Name:

WangJialong

Major:

ElectricalEngineeringandAutomation

Tutor:

LinSen

Abstract

ThegraduationprojectistodesignaDSP-basedDCdoubleclosedloopspeedcontrolsystem.Speed,currentfeedbackcontrolofthespeedcontrolsystemhasbeenwidelyusedintheworld,isalsothemainelectricaltransmissionsuitablemanner,inordertoachievespeedandcurrentfeedbackaretwokindsofwork,andthereforesetupintheDCDriveSystemstworegulators,thespeedregulator（ASR）andthecurrentregulator（ACR）,respectively,adjustthespeedandcurrent.Whereinthecurrentreferredtoastheinnerring,knownasthespeedoftheouterring.Inthispaper,thereal-timeprocessingpowerandaccuracyofthesystemhasbeengreatlyimproved.AndthedesignofDoubleclosedloopDCspeedcontrolsystemanalyzesandtesting,theDCdoubleclosedloopspeedcontrolsystemcarriedoutaseriesofprinciples,coverthedesignofthemaincircuit.Intermsofimplementationofthesystem,usingthemorepopulardigitalsignalprocessor（DSP）asthesystemcontroller,itshighprocessingspeed,justtomeettherequirementsofreal-timehighwithrespecttothemicrocontrollermoreprecisecharacteristics.Atthesametimetheuseofspeedcontrolsystemisapulsewidth（PWM）modulationsystem,speedfeedbackHallsensorelementselection,andbycheckingthestatusofHallsensorreadinglightsandcapturetheportarethesame.FurtherDSPautomaticallyadjuststhepulsewidth,pulseoutput,afterthedrivemotorspeedcontrolcircuitspeed.

KeyWords：

Direct 

current 

machine；

Double 

closed 

loop 

velocity 

modulation 

system；

Hallsensor；

-III-

目录

摘要 I

Abstract II

1引言 1

1.1直流双闭环调速系统的背景和意义 1

1.2直流双闭环调速的发展现状 2

1.3直流双闭环调速系统的设计思路 2

2系统的总体设计 3

2.1系统的组成 3

2.2DSP芯片的选择 3

2.3ICETEK-F28335-ADSP控制器的介绍 4

3系统的工作原理 5

3.1直流双闭环调速系统原理 5

3.1.1系统的组成 5

3.1.2系统的两个调节器的作用 5

3.1.3直流双闭环调速系统的原理图 6

3.2双闭环直流调速系统的静特性分析 7

3.3系统动态性能的分析 8

3.3.1直流双闭环调速系统的动态数学模型 8

3.3.2系统起动过程 8

4系统的硬件与软件 11

4.1硬件的组成ICETEK-ACM实验箱的组成和指标 11

4.2硬件的组成ICETEK-ACM实验箱接口说明 12

4.2.1DSP的输出控制 12

4.2.2反馈信号 13

4.3霍尔传感器的捕获并根据转态驱动电机运转 13

4.3.1驱动程序设计原理 13

4.3.3核心代码介绍 14

4.4电机电压电流ad采样实验 15

4.4.1驱动程序设计思路 15

4.4.2ADC初始化流程图 15

4.4.3核心代码介绍 15

4.5速度闭环PID控制实验 16

4.5.1PID的概念 16

4.5.2实验原理 17

4.5.3控制系统方框图 18

4.5.4核心代码介绍 19

5测试与检测 20

5.1有关霍尔传感器的驱动电机运转实验 20

5.2有关ad采样实验 21

5.3有关速度闭环PID控制实验 23

结论 24

参考文献 25

致谢 26

附录1ad采样实验原始代码 27

附录2关于霍尔传感器驱动调速原始代码 33

附录3关于速度闭环PID控制原始代码 39

1引言

1.1直流双闭环调速系统的背景和意义

随着社会科技发展的日新月异，计算机应用科技也在人们生活中处于重要的地位。

计算机在新型软件与硬件的浪潮，不断地进行发展。

并且它快速跟上时代了浪潮并快速进入了繁荣盛世。

特别是具有新型技术芯片的出现，例如集合了多种功能的DSP仿真芯片ICETEK-5100USB就是这样，它用有着流水线指令执行结构，速度非常快。

DSP较同种类的单片机而言，具有不可忽视的优点。

在其芯片构造上，其通常采用的是哈弗结构。

并且指令系统一般采用流水线形式的指令执行结构。

以用来增大其事件管理器的功能和PWM的输出，这样是为实现其控制目标物奠定了基本方向。

因此，在如此的技术条件下，数以万计的技术人员熟练地掌握DSP，在工业上实现对控制对象的控制。

在当代自动控制中直流调速领域发展研究是比较早的。

在其中，直流的调速性能远不是同条件下交流可以比拟的。

单闭环系统对个别系统的动态性能要求苛刻。

往往很多情况下它不能满足要求。

我们首先想到的是采取PI调节器。

在此之后，您可以使用速度的负反馈。

这样没有静态差异的最终速度将能够实现。

在条件许可的情况下，我们通常会想更快的起动。

这时我们通常需要获得一段电流时刻保持在最大值。

如果想要获得相似的恒流过程的方式。

通常咱们只需用电流负反馈就行。

因为在电动机的启动过程中只能存在电流负反馈，所以转速负反馈就不可能加入调节器的输出端。

稳态得时候情况是相反的，此时只要有转速负反馈就行了。

因此我们选择双闭环直流调速这种方式。

通过计算机去实现控制电力拖动是电脑在实际生活的应用领域里一个极为重要的功能指标。

在当代工业体系里，直流调速在很多方面得以充分应用。

经过多方面的筛选，我们选择了DSP芯片作为控制器。

现在，控制理论的发展已经达到了当前人类所认知的顶峰。

尤其是随着计算机的应用一代代的变革，在实际控制上也不断的开发与改进。

这个过程历经了很长一段路途。

其经历了分立元件控制时期，集成电路控制时期和单片计算机控制时期。

理所应当，控制系统在性能方面也会受到计算机发展的影响。

随着五花八门，种类繁多的新型芯片的出现，为实现各种技术的升级提供强有力的保障和沃土。

现在，在电机控制上有大批研发者展开了对新型DSP芯片技术的探索与开发。

但相对来说实例要少一些，极大多数还停滞于研究讨论阶段。

本次设想：

我们会在硬件和算法上提出相对当前环境来说较为合适的方案。

其实质是在较为理想下对其可行性去展开研究。

在具体工业领域上，它是有可能性和前瞻性的。

由于现实的条件下制约，系统在参数选择和调试上，仅能在软件CCS3.3的环境下去实现。

1.2直流双闭环调速的发展现状

我们探讨与研究的是直流调速系统。

现在，对于控制对象的研究和讨论众说纷纭，并且理论知识极为丰富。

直流调速系统在众多研究人的手中早已广为大众所知。

随着DSP技术的崭露头角，并且在众多领域里硕果累累。

两种技术的优势互补，在高精度方面成为电机控制的有力催化器。

我们通常都会采用DSP去控制的电机去实现以一系列的功能。

有效的减轻了客户亲自搭建外设去进行模数转换，大大地为用户提供了快捷、方便用户体验。

并且在硬件结构和控制上做了极大的精简，以此实现体积小型化、低成本化。

就是因为