【正文】 算機(jī)領(lǐng)域。 圖紙 /圖像處理：二維 /三維圖形變換處理、模式識(shí)別、圖像鑒別、圖像增強(qiáng)、動(dòng)畫、電子地圖和機(jī)器人視覺等。 利用 DSP 來控制各類電機(jī)，不僅能方便的實(shí)現(xiàn)控制電路，并且能完成各種復(fù)雜的、高性能的控制策略。每個(gè)事件管理器都包括： 2個(gè) 16 位通用定時(shí)器， 8 個(gè) 16 位脈寬調(diào)制 PWM 通道， 1 個(gè)能夠快速封鎖輸出的外部 引腳 PDPINTX，可防止上下橋臂直通的可編程死區(qū)功能， 3 個(gè)捕捉單元， 1個(gè)增量式光電位置接口。四個(gè)捕獲輸入中的兩個(gè)可直接連接來自光電編碼器的正交編碼脈沖信號(hào) [22]。 看門狗 (WD)定時(shí)器和實(shí)時(shí)中斷 (RTI)模塊監(jiān)視軟件和硬件操作。 ?磁 鏈 滯 環(huán)?轉(zhuǎn) 矩 滯 環(huán)3 M轉(zhuǎn) 矩 磁 鏈觀 測(cè) 器開 關(guān)選 擇模 式P W M變 頻器susieT||s? *eT *||s?+ + 圖 13 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 在正交定子坐標(biāo)系中（α－β坐標(biāo)系）中，異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型基本方程為： u R is s s s??? 41 0 j rRir r r r? ? ??? 42 以上兩式中， us 為定子電壓空間矢量， is 為定子電流空間矢量， Rr 為定子電阻，Rr 為轉(zhuǎn)子電阻， s? 為定子磁鏈空間矢量， r? 為轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量。該方法結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，精度高，優(yōu)于其它方法。高速時(shí)電動(dòng)機(jī)模型實(shí)際工作在 ui 模型下，低速時(shí)電動(dòng)機(jī)模型實(shí)際工作在 in模型下。 對(duì)磁鏈控制的原則與轉(zhuǎn)矩控制類似，首先計(jì)算磁鏈誤差 ?? ： *?? ??? 式中， *? 磁鏈給定值； ? 磁鏈實(shí)際值，由磁鏈觀測(cè)器得出。也因此引出了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的兩種形式 :一種是由德國(guó) 教授提出的基于正六邊形磁鏈軌跡控制的直接轉(zhuǎn)矩控制及其改進(jìn)算法；一 種是由 28 日本學(xué)者 提出的基于準(zhǔn)圓形磁鏈軌跡控制的直接轉(zhuǎn)矩控制及其派生算法。磁鏈位置的具體判別方法如表 ： 29 表 磁鏈位置的判斷 ψβ ψα 扇區(qū) ＜ 0 Ψα＞ |Ψ |/2 2? |Ψ |/2＜ψα＜ |Ψ |/2 1? ψα＜ |Ψ |/2 6? ＜ 0 Ψα＜ |Ψ |/2 5? |Ψ |/2＜ψα＜ |Ψ |/2 4? Ψα＞ |Ψ |/2 3? 電壓矢量選擇表 綜合以上轉(zhuǎn)矩控制量 TQ，磁鏈控制量 Q? ，和磁鏈位置 ? ，可以正確的選擇合適的電壓矢量 u ，從而對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。⑤對(duì)事件管理模塊 EVA 或 EVB 的設(shè)置的內(nèi)容很多，主要包括 :定時(shí)器 4的設(shè)定，全比較 PWM 單元的設(shè)定， PWM 工作方式的設(shè)定，死區(qū)時(shí)間的設(shè)計(jì)和 QEP 工作方式的設(shè)定等等 [28]。 32 (1)開關(guān)量信息的捕捉 :控制面板設(shè)定開關(guān)量信息 (如啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)加速、點(diǎn)動(dòng)減速和復(fù)位 )時(shí)，同時(shí)給一定一個(gè)低電平信號(hào)，使TMS320LF2407A 的 XINT1 和 XINT2 外部引腳拉低至少 6 個(gè)或 12 個(gè)時(shí)鐘周期CLKOUT，這樣才能被 CPU 認(rèn)可。主程序框圖如圖 19。③串行通信接口的軟件配置，通過串行通信接口通信控制寄存器 (SCICCR)、串行通信接口控制寄 存器 (SCICTLI)和串行通信接口波特率寄存器 (SCIHBAUD 和 SCILBAUD)這些控制寄存器來初始化所需的串行通信接口通信格式，包括操作模式、協(xié)議、波特率、字符長(zhǎng)度、奇 /偶效驗(yàn)位等 。我們沿逆時(shí)針方向?qū)⒍ㄗ哟沛湹奈恢脛澐譃榱鶄€(gè)扇區(qū)： ~16??, 如圖 18。若器件開關(guān)頻率較低時(shí)仍然取較小 的 T???、 ，則滯環(huán)也就失去了意義，系統(tǒng)也可能會(huì)出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。若 2TT??? ，則 TQ=1，要求選用電壓空間矢量使轉(zhuǎn)矩增大 。所以 un是一個(gè)全速范圍的定子磁鏈觀測(cè)模型。其誤差是由定子電阻 Rs 的存在引起的。由于是模塊化的編寫程序，所以應(yīng)在充分理解直接轉(zhuǎn)矩的控制原理與步驟的基礎(chǔ)上進(jìn)行程序的編寫。串行通訊接口 (SCI)提供了通用全 雙工的異步接收 /發(fā)送 (UART)通信模式，可與 PC 機(jī)串口、打印機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)器件通訊，可采用 RS— 232— C 協(xié)議。例如 :一個(gè)可編程的死區(qū)單元和一個(gè)用于三相電機(jī)的空間向量 PWM 狀態(tài)機(jī)，它們可以在功率三極管開關(guān)過程中提供最大的效率。高速運(yùn)算能力， 30MIPS 的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到 33ns，從而提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力。 計(jì)算機(jī)：陣列處理器、圖形加速器、工作站和多媒體計(jì)算機(jī)等。 （ 3） DSP 芯片的應(yīng)用 DSP 芯片的應(yīng)用幾乎已遍及電子與信息的每一個(gè)領(lǐng)域，常見的典型應(yīng)用如下： 通用數(shù)字信號(hào)處理：數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)、 FFT、希爾伯特變換、自適應(yīng)濾波、窗函數(shù) 和譜分析等。這種 DSP 器件采用微米工藝、 NMOS 技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比 MPU 快幾十倍，尤其在語(yǔ)音合成，編解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。 DSP 是指用于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的可編程微處理器，人們常用 DSP 一詞來指通用數(shù)字信號(hào)處理器。 DSP 控制板 (1) DSP 芯片概述 數(shù)字信號(hào)處理是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興科學(xué)。驅(qū)動(dòng)單元輸出四路隔離驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng) IGBT，同時(shí)對(duì) IGBT 起保護(hù)作用。 0t 1t 2t3t0t 1t2t 3tGEU GEUciCEU CEUci圖 8 IGBT 等效電路及開關(guān)特性 [16] 驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路的作用是： （ 1） 實(shí)現(xiàn)控制電路與被驅(qū)動(dòng) IGBT 柵極的電隔離； （ 2） 提供合適的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖。主要優(yōu)點(diǎn)是擊穿電壓和集電極飽和電流也較大。因而以 BJT 為逆變器件的載波頻率也較低，電動(dòng)機(jī)有較大的電磁噪聲。 限流電路及 安全保護(hù)電路 當(dāng)變頻器通電時(shí)瞬時(shí)沖擊電流較大，為了保護(hù)電路元件并減小通電瞬間電路對(duì)電網(wǎng)的沖擊，在電路中加入了限流電阻，通過限流電阻（即圖中的充電電阻）減小通電瞬間電流對(duì)元件的沖擊，并通過延時(shí)控制，在通電一段時(shí)間后觸發(fā)繼電器，切除限流電阻，這樣既不影響電路正常工作時(shí)的電路整體性能，又可提高電路的啟動(dòng)瞬時(shí)性能。利用電壓逆變器的開關(guān)特點(diǎn)，正確地選擇電壓空間矢量不斷切換電壓狀態(tài)，使定子磁鏈逼近圓形，并通過零電壓矢量的穿插調(diào)節(jié)來改變轉(zhuǎn)差頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩同時(shí)按 11 要求快速變化 [10]。由此物理模型，可推導(dǎo)得到任意速度旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下異步電機(jī)的狀態(tài)方程為： 電壓方程式 (214): q1d1q22U R i p psd s sd sd sU R i p psq s sq sq sU R i p prd r rd rd rU R i p prq r rq rq rd? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?????? ???? ????????———— 214 磁鏈方程式 (215)： L i L isd s sd m rdL i L isq s sq m rqL i L ird r rd m sdL i L irq r rd m sq????????????? ???? ???? 215 電磁轉(zhuǎn)矩方程式 (216)： ()dT n i ie p sq s sd sq??? — 216 機(jī)電運(yùn)動(dòng)方程式 (217) JdTTeL n dtp??? 217 9 將式（ 215）代入（ 214）式中，得： + k k m+k k m= + k r k r +k r k r rR L p L L p LUis s s msd sdL R L p L L psq sqs s s mL p L R L p Lrd rdm m r r mrq rqL L p L R L pm m r r????? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???—（ ） （ ）（ ） （ ） 218 式中 =k p?? d、 q系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度 當(dāng) =k1??時(shí)為同步旋轉(zhuǎn) d、 q系統(tǒng)；當(dāng) =0k? 時(shí)為定子靜止坐標(biāo)系統(tǒng)。這就是異步電機(jī)控制非線性的根源所在。由于定轉(zhuǎn)子折算 后 繞 組 匝 數(shù) 相 等 ， 認(rèn) 為 m1= 2mLL，則：定子三相繞組的自感A A 1 1L L L L LB B C C m? ? ? ?；轉(zhuǎn)子三相繞組的自感 a a 2 2bb cc mL L L L L? ? ? ?；（ 2）非對(duì)角線元素為定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組之間的互感和定轉(zhuǎn)子繞組之間的互感。 在異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，一般采用的數(shù)學(xué)模型都是基于理想的電機(jī)模型。 (4) 智能控制 在經(jīng)典和各種近代的控制理論基礎(chǔ)之上提出的控制策略都有一個(gè)共同點(diǎn)即控制算法都依賴于電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，但當(dāng)模型受到參數(shù)變化和擾動(dòng)作用影響時(shí)，如何進(jìn)行有效的控制，使系統(tǒng)仍能保持優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能，便是人們需要研究的一個(gè)大課題。矢量控制變頻器可以分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測(cè)和 控制，自動(dòng)改變電壓和頻率，使指令值和檢測(cè)實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速，大大提高了電機(jī)控制靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)。 交流異步電機(jī)的控制策略分類 (1) V/F 控制 當(dāng)前異步電機(jī)調(diào)速總體控制方案中， V/F 控制方式是最早實(shí)現(xiàn)的調(diào)速方式。利用該電壓矢量表，直接根據(jù)定子磁鏈的 ??、 軸分量，結(jié)合當(dāng)前的磁鏈位置查表得到磁鏈電壓，再根據(jù)轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)得出當(dāng)前的電壓矢量，對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)?PWM信號(hào)，使電機(jī)的磁鏈沿近似六邊形軌跡運(yùn)動(dòng)的同時(shí)獲得高動(dòng)態(tài)特性的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日 目 錄 一、設(shè)計(jì)正文 ????????????????????? （ 1） 二、附錄 1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書 ???????????????????? （ 38） 2. 設(shè)計(jì)中期檢查報(bào)告 ? ???????????????? （ 40） 3. 指導(dǎo)教師指導(dǎo)記錄表 ???????????????? （ 41） 4. 設(shè)計(jì)結(jié)題報(bào)告 ??????????????????? （ 42） 5. 成績(jī)?cè)u(píng)定及答辯評(píng)議 ???????????????? （ 44） 6. 設(shè)計(jì)答辯過程記錄 ????????????????? （ 46） I 感應(yīng)電機(jī)無速度傳感直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 :1985 年德國(guó)學(xué)者 Depenbrock 提出了異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control)變頻 調(diào)速思想，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)作為繼矢量控制之后出現(xiàn)的一種新型的現(xiàn)代交流電機(jī)控制技術(shù)，以其控制簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)日益受到更多的關(guān)注。 DSP。尤其是在低速區(qū)域由于定子電阻的壓降不容忽視而使電壓調(diào)整比較困難，不能得到較大的調(diào)速范圍和較高的調(diào)速精度。 (3) 直接轉(zhuǎn)矩控制 除以上兩種調(diào)速方式之外，國(guó)際學(xué)術(shù)界比較流行的電機(jī)控制方案研究還有致力于直接控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的直接轉(zhuǎn)矩控制 (DTC)。得到實(shí)際應(yīng)用的智能控制有專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這將是電機(jī)控制 3 的發(fā)展方向 [6] [7]。 ，無齒槽效應(yīng)，定轉(zhuǎn)子每相氣隙磁勢(shì)在空間上呈正弦分布。定轉(zhuǎn)子之間的互感表達(dá)式為： b b c c a a 1a b b c c 1c a a b b 1c o s2c o s ( )34c o s ( )3A A B B C C mA a A B B C C mA c A B B C C mL L L L L L LL L L L L L LL L L L L L L?????? 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