【正文】 ..... 15 步進電機的速度控制 ..................................................................................... 15 本章小結(jié) ......................................................................................................... 17 第 3 章 電機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 .......................................................................... 18 開發(fā)環(huán)境 ......................................................................................................... 18 硬件設(shè)備 ......................................................................................................... 18 脈寬調(diào)制 PWM .............................................................................................. 19 PWM 調(diào)速原理 ............................................................................................... 22 控制原理 ......................................................................................................... 22 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計原理圖 ...................................................................... 22 EMIF 接口 ....................................................................................................... 23 操作步驟 ......................................................................................................... 23 本章小結(jié) ......................................................................................................... 24 第 4 章 電機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .......................................................................... 25 CSS 介紹 .......................................................................................................... 25 CCS 簡介 .................................................................................................. 25 IV CCS 的組成 .............................................................................................. 25 CCS 的主要功能 ...................................................................................... 26 操作過程 ......................................................................................................... 26 開發(fā)環(huán)境 .................................................................................................. 26 調(diào)試工具 .................................................................................................. 27 CCS 的開發(fā)流程 ...................................................................................... 27 C 語言為基礎(chǔ)的 DSP 控制電機程序 ............................................................. 28 程序流程圖 ..................................................................................................... 29 C 語言程序 ...................................................................................................... 29 本章小結(jié) ......................................................................................................... 31 結(jié)論 ............................................................................................................................ 32 致謝 ............................................................................................................................ 33 參考文獻 .................................................................................................................... 34 附錄 A ........................................................................................................................ 35 附錄 B ........................................................................................................................ 42 附錄 C ........................................................................................................................ 47 1 第 1章 緒論 課題背景 在各種傳統(tǒng)系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)中，我們經(jīng)常會使用到各種各樣的驅(qū)動電機，由此也產(chǎn)生了各種電機控制系統(tǒng)。本課題以曾經(jīng)在實際工程項目中使用到的步進電機為例，在實現(xiàn)這種電機的DSP 控制的基礎(chǔ)上，建立電機控制機平臺，設(shè)計電機控制系統(tǒng)。 論文首先分析 了電機控制的發(fā)展現(xiàn)狀，指出電機控制的一般問題及 DSP 控制系統(tǒng)的特點。不 難發(fā)現(xiàn)，一部分電機的控制系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上有很多相似之處，只是在具體控制方法和策略的軟件實現(xiàn)上有所不同。電機的位置控制系統(tǒng)或位置伺服系統(tǒng)也稱為電機的運動控制 (MotorControl)系統(tǒng)。交直交電流型變換器的優(yōu)點在于可實現(xiàn)自然換相，并且容量可以做的很大，但是平波電抗器比較笨重，當電源存在干擾時會造 成換相失敗。但是單片機只能處理信息量不大的簡單系統(tǒng)，而對于交流電機等較為復(fù)雜的系統(tǒng)就需要存儲多種數(shù)據(jù)、實時處理 能力，此時就可采用微處理器或DSP 芯片的嵌入式解決方案。 2．感應(yīng)電機控制 系統(tǒng)感應(yīng)電機定子一般為多對稱多相繞組 ，轉(zhuǎn)子可以使繞線式，也可以式鼠籠式繞組。主要用于恒速、調(diào)速驅(qū)動以及精度要求較高的位置伺服系統(tǒng)。 電機 DSP 控制的一般問題 在電機控制系統(tǒng)中，根據(jù)控制電路的器件構(gòu)成可分為模擬電路、模擬數(shù)字混合電路和全數(shù)字電路。電機內(nèi)部的機電禍合關(guān)系是通過磁場作為媒體。電量信號有電流、電壓和電功率等。同時在一些控制系統(tǒng)中，執(zhí)行機構(gòu)或是驅(qū)動電機并不是只有一種電機，如果單獨設(shè)計控制器，就需要更多的元器件，從而整個系統(tǒng)變的復(fù)雜，可靠性降低。同時以 DSP 為核心的控制系統(tǒng)的以下特點也使設(shè)計電機的 DSP 控制系統(tǒng)更加可行了。 2．實現(xiàn)電機的位置及速度空制。 步進電機結(jié)構(gòu)及原理 步進電機的發(fā)展 步進電機在工業(yè)自動化裝備、辦公自動化設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細分驅(qū)動方案所選用的步進電機 。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為 176。如果使用細分驅(qū)動器，則 ‘ 相數(shù) ’ 將變得沒有 意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。 步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。 7．步進電機的動態(tài)響應(yīng)快，易于啟動、正反轉(zhuǎn)及變速。它的傳輸轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)性能好。每個磁極的內(nèi)表面都分布著多個小齒，他們的大小相同，間距相同。 把定子與轉(zhuǎn)子小齒對其的狀態(tài)成為對齒；把 定 子和轉(zhuǎn)子小齒不對齊的狀態(tài)成為錯齒。 A 相 定子磁極上的齒與轉(zhuǎn)子的齒形成對齒，同時， B 相， C 相的齒與轉(zhuǎn)子形成錯齒。 同樣，如果改變通電順序，即按語上面相反的方向（ ACBA 的順序）通電，則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也改 如果對繞組通電一次的操作稱為一拍，那么前面所述的三相反映式步進電動機的三相輪流通電就需要三拍。當繞組斷點時 ,存儲在繞組中的電能通過續(xù)流二極管放電。仍用 (21)求得。這與 單三拍和雙三拍最大的區(qū)別。 當開關(guān) SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時，由于 C相繞組的磁力線和 4 號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動， 4 號齒和 C相繞組的磁極對齊。同樣，、也可以腿的五項步進電機的工作方式。當它處于八拍工作時，在給一次脈沖時，轉(zhuǎn)子只能轉(zhuǎn)過八分之一齒距角 [10]。通常把通電換相這一過程稱為“脈沖分配”。 步進電機的位置控制 步進電機的最主要用途就是實現(xiàn)位置控制。對步進電動機位置控制的一般方法是：步進電動機每走一步，步數(shù)減 1，如果沒有失步存在，當執(zhí)行機構(gòu)到達目標位置時，步數(shù)正好見到 0，因此用步數(shù)等于 0 來判斷是否移動到目標位，作為步進電動機停止運行的信號。 步進電動機驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)從 A 點到 B 點移動時，要經(jīng)歷升速、恒速和減速過程。 最簡單的是勻加速和勻減速曲線，如圖 26(a)所示。 2. 中短距離 在這樣的距離里，步進電動機只有加減速過程，而沒有恒速過程。如： ICETEKVC5509A 評估板。 硬件設(shè)備 步進電機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備有計算機， ICETEK 仿真器 ,ICETEKVC5509A系統(tǒng)板，相關(guān)連線，電源。 XC9500XL 系列是 XC9500 系列器件的低電壓版本，用 供電，成本低于XC9500 系列器件。由比較方式控制寄存器（ ACTRx）所控制的多種輸出方式，能輕易的控制應(yīng)用廣泛的開關(guān)磁阻電動機和同步磁阻電動機。 設(shè)置和裝在 T1CON 或 T3Con 寄存器，來啟動比較操作。如果死去被使能，則通過軟件將所需的死區(qū)值寫入到 DBTCONAL[11~8]中，并將它作為四位死去定時器的周期。對稱 PWM信號相比非對稱 PWM 信號，其優(yōu)勢在于它在一個周期內(nèi)有來年各個無暇的區(qū)段（每個 PWM 周期的開始和結(jié)束處）。以下 3 種方法都可以改變占空比的值： 1. 定寬調(diào)頻法：這種方法保持 t1，不變，只改變 t2,這樣使周期 T（或頻率）也隨之改變。這一接口提供地址連線、數(shù)據(jù)連線和一組控制線 .ICETEKVC5509A將這些擴展線引到了板上供擴展使用。連接 ICETEKCTR板上便插座插到 +12V 電源插座； ICETEKCTR 板