基于DSP的直流电机控制系统的设计.docx

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1、基于DSP的直流电机控制系统的设计fenghy导语：直流电机控制系统总体构造以ti公司的tms320lf2407dsp芯片的评估开发板evm为控制核心。直流电机控制系统总体构造以ti公司的tms320lf2407dsp芯片的评估开发板evm为控制核心，并辅以相应外围接口电路，包括电流检测模块、故障保护模块、驱动模块等局部。整个系统的根本思想就是利用dsp内部资源产生可控制的脉冲控制整流电压，改变串入主回路中的直流电动机的电磁转矩，实现电动机的转速调节。dsp是通用的信号处理器，用软件实现数据处理，算法灵敏，功能强大，可以知足大计算量、运算速度高的要求，dsp2000系列的这些优点使其成为电机控

2、制系统最好的芯片。控制系统硬件设计功率驱动电路设计为了知足加工时电极快速前进与快速回退的双向运动的需要，驱动器产生的驱动力必须能改变方向，这就要求在磁场方向恒定的条件下，线圈内能流过两个方向的电流，功率驱动电路必须是h型桥式斩波驱动电路。因此本设计方案采用图1所示的h型双极可逆pwm驱动系统。h桥的前置驱动采用ir公司的ir2110。ir2110是一种双通道高压高速功率mosfet驱动器。由lf2407提供的pwm脉冲信号通过隔离变换后作用于控制输入端hin和lin，两路输出ho和lo与输入hin和lin相对应，当关闭功能端sd为低电平时，在对应输入端的上升沿时刻，对应输出端有输出信号;当sd

3、端为高电平时，将同时关断高端和低端的输出信号，这为保护功率管和电机提供了很好的可控性。其中功率开关器件采用ir公司的irf640功率mosfet管。align=center图1h型功率驱动电路/align电流检测回路设计电流环构成电枢电流负反应，主要目的是在允许的范围内产生一个适当的电流参考值，以减小电源电压波动、负载作用和惯量变化带来的影响，使系统恒流起、制动。同时，假如电流检测值超过了所允许的最大值，那么会产生中断，调用过流保护程序，关断pwm输出。但电流的收集必须考虑频率问题，本系统电流环的控制频率即是pwm信号的载波频率，也即每个pwm周期控制一次电流环。电流检测接口电路如图2所示。a

4、lign=center图2电流检测电路/align电流检测接口电路由电压采样电路、滤波电路、放大电路、电压偏移电路和保护环节组成。霍尔电流传感器输出的小电流信号经过电压采样电路转换为电压信号，再经过滤波电路和放大电路进展放大。同时，由于电枢绕组中电流可正可负，于是传感器输出的电流也有正负之分，那么转换为电压也有正负两种数值，为了知足lf2407a的a/d采样端口单极性输入电压的要求，必须对电压信号进展电压偏移变换，如本系统直流电机的最大起动电流为14a，当i4a时，对应a/d输入为3.3v;当i=-4a时，对应a/d输入为0v;当i=0a时，对应a/d输入为1.65v，以便将具有正负极性的电流

5、反应信号转换为单极性电压信号输入到lf2407的adc单元。而两个二极管d8和d9那么具有限制输入电压的保护功能。与上位机通讯电路设计为了实时地监控下位机的工作状态，本设计还建立了上位机与下位机通讯的电路模块。利用tms320lf2407的串行通讯接口与rs-232串行口进展dsp与pc机之间的异步通讯。可以利用上位机pc的串行口与下位机dsp进展通讯，进展上位机与下位机之间的数据交换，有效的实现监控。由于上位机的rs-232c电平与下位机的ttl电平不一致，在本文中利用电平转换芯片max232进展串行通讯，另外，由于本文中的tms320lf2407是属于低功耗的，它采用+3.3v供电所以在m

6、ax232与tms320lf2407之间需加电平匹配电路。接口电路如图3所示。align=center图3tms320lf2407串行通讯接口电路/align控制系统软件设计整个系统的软件构造包括主程序模块，初始化子程序模块和中断效劳程序模块。主程序模块主要包括键盘扫描模块和显示模块。初始化子程序模块的功能主要是设置各个存放器，使系统按照设计要求正常工作，并对各种变量进展初始化。主程序主要是调用初始化子程序对系统进展初始化，并启动系统中使用的定时器，然后进入循环体，查询键盘状态和调用显示子程序并等待系统中断。当发生中断时优先去执行中断效劳程序，在中断效劳程序中完成系统的控制。中断效劳程序模块包

7、括a/d采样模块、捕捉中断模块、控制算法模块、pwm信号输出模块以及与上位机的串行通讯模块。在串行口中断中，主要完成与主机的信息传输、反应当前的工作状态，根据主机的命令起动或者制动电机等。adc中断在每次pwm周期发生后一段时间发生，可以通过ad转换的数值经过计算后得到当前的相电流值，进展电流环的调节。每当经过设定次数的电流环调节，就进展一次速度环调节，保证系统按要求运行。dsp有很多专用的外围设备和高性能特性，使其成为了电机控制系统最好的芯片之一。随着对dsp控制才能的不断进步，在电机控制上将取代单片机而获得宏大的开展。本文从硬件和软件两方面，介绍了dsp在永磁无刷直流电机的伺服控制系统的应用方案，提供的硬件平台，可以实现众多当代控制理论和算法的评估;软件方面，提供了dsp在电机控制的实现方法，具有很广泛的应用价值。0