【正文】 ............................................................................................................ 33 顯示及按鍵設(shè)計 ................................................................................................ 34 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計 ................................................................................................. 34 ....................................................................................................................... 36 仿真模型及算法介紹 ......................................................................................... 36 仿真結(jié)果 ............................................................................................................. 36 6. 結(jié)束語 ......................................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 39 謝 辭 .......................................................................................................................... 41 附 錄 .......................................................................................................................... 42 1 程序清單 ............................................................................................................... 42 鹽城工學(xué)院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn) 2 2 原理圖 ................................................................................................................... 46 3 PCB 圖 .................................................................................................................... 47 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 3 鹽城工學(xué)院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn) 1 課題概述 課題研究背景 電氣傳動是以電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速為控制對象，按生產(chǎn)機(jī)械工藝要求進(jìn)行電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制的自動化系統(tǒng)。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 畢業(yè)設(shè)計說明書 基于 DSP 的直流電機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 注 意 事 項 （論文） 的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 關(guān)鍵詞： 直流電機(jī)； DSP； PID 控制器； PWM The Design of DC Motor Control System Based On DSP 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) Abstract: The DC motor armature magic field and the excitation pletely decoupled, it can be independently controlled, so it has a good speed performance, contribute to a large power, widely speed range, and easy to control, so it is widely used in electric drive systems. With the motor control required for continuous improvement, mon single MCU can39。隨著計算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，兩者的有機(jī)結(jié)合使電力拖動控制產(chǎn)生了新的變化。直流調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容十分豐富，有開環(huán)控制系統(tǒng)，有閉環(huán)控制 系統(tǒng) 。研究的目的是利用計算機(jī)硬件和軟件發(fā)展的最新成果，對控制系統(tǒng)升級進(jìn)行研究 。無論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)與辦公設(shè)備，還是日常生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電機(jī)。 (2) 可以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制算法。實際上與單片機(jī)功能類似，可作為 電動機(jī)控制器的元件還有很多種，如工控機(jī)、可編程邏輯控制器等。 x240x 系列 DSP控制器將一 個高性能的 DSP 核、大容量的片上存儲器和專用的運(yùn)動控制外設(shè)電路（ PWM 產(chǎn)生電路、可編程死區(qū)、 SSVPWM 產(chǎn)生電路、捕獲單元等）以及其他功能的外設(shè)電路（ 16 通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、串行通信接口、 CAN 控制器模塊等）集成在單芯片上，保持了傳統(tǒng)微處理器可編程、集成度高、靈活性 /適應(yīng)性好、升級方便等優(yōu)點；同時，其內(nèi)部的 DSP 核可提供更高的運(yùn)算速度、運(yùn)算精度核處理大量數(shù)據(jù)運(yùn)算的能力。系統(tǒng)選用 TI 公司的 TMS320LF2407 高性能數(shù)字處理器，設(shè)計出基于 DSP 的數(shù)字直流電機(jī)控制系統(tǒng)。 (3) 統(tǒng)各部分功能的軟件實現(xiàn) 。這種調(diào)速法的調(diào)速范圍小，在低速時受磁極飽和的限制，在高速時受換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，并且勵磁線圈電感較大，動態(tài)響應(yīng)較差，所以這種控制方法用的很少。但是功率器件在 線性區(qū)工作時會將大部分電功率用于產(chǎn)生熱量，效率和散熱問題嚴(yán)重，因此這種方式只用于數(shù)瓦以下的微小功率直流電動機(jī)的驅(qū)動。電動機(jī)的電樞繞組兩端的電壓平均值為： Tta 1? (27) 式中 a 為占空比。這種方法是保持 t2 不變，而改變 t1，這樣使周期 T（或頻率） （ 3） 定頻跳寬法?？赡?PWM 系統(tǒng)分為單極性驅(qū)動和雙極性驅(qū)動，以下分別介紹單極性驅(qū)動和雙極性驅(qū)動可逆 PWM 系統(tǒng)。當(dāng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)時， V1 開關(guān)管根據(jù) PWM 控制信號同步導(dǎo)通或關(guān)斷，而 V2 開關(guān)管則受 PWM 反相控制信號控制， V3 保持常 閉， V4 保持常開。在每個 PWM 周期的0~t1 區(qū)間，在感應(yīng)電動勢和自感電動勢共同作用下，電流進(jìn)二極管 D4﹑ D1 流向電源，方向是從 B 到 A， 如圖 23 中虛線 4，電動機(jī)處在再生制動狀態(tài)。使用時要注意加“死區(qū)”，避免同一橋臂的開關(guān)管發(fā)生直通短路。 SSa UaTtUT tTTtU )12()12()( 111 ??????? (27) 鹽城工學(xué)院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn) 16 U sV 1V 2V 3V 4D 1D 2D 3D 4ttU i 2U i 11AB234 圖 25 H 型雙極可逆 PWM 驅(qū)動系統(tǒng) 在每個 PWM 周期里，當(dāng)控制信號 1iU 高電平時，開關(guān)管 V1﹑ V4 導(dǎo)通，此時 2iU為低電平，因此 V2﹑ V3 截止，電樞繞組承受從 A 到 B 得正向電壓；當(dāng)控制信號 1iU低電平時，開關(guān)管 V1﹑ V4 截止，此時2iU為高電平，因此 V2 ﹑ V3 導(dǎo)通，電樞繞組承受從 B 到 A 的反向電壓，這就是所謂“雙極”。在每個 PWM 周期的 0~t1 區(qū)間， V1﹑ V4 導(dǎo)通， V2﹑ V3 截止，電樞繞組中電流的方向是從 A 到 B，如圖 2— 5 中的虛線 1 所示。當(dāng)電流衰減到零后，在電源電壓的作用下， V1﹑ V4 開始導(dǎo)通。但在工作的過程中，由于 4 個開關(guān)管又處在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗較大，因此雙極性驅(qū)動只用于小功率直流電動機(jī)。 用 DSP 實現(xiàn)直流電動機(jī)速度控制的軟件由 3 部分組成 :初始化程序 ﹑主程序﹑中斷子程序。由于 PWM1 和 PWM4 的控制規(guī)律一樣， PWM2 和 PWM3 的控制規(guī)律一樣，所以比較方式控制寄存器 ACTRA 的設(shè)置應(yīng)為 0096H。 鹽城工學(xué)院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn) 20 DSP 的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)組成 由圖 31 可知，該系統(tǒng)包含 DSP 控制單元，功率驅(qū)動單元，速度檢測單元。其中 TMS320C6000系列中也有部分為定點 DSP。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ( 20xx) 21 ④ 16位 *16位乘法器。 (3)指令集 ① 單周期乘加指令。但是很多外設(shè)并不能承受這么快的時鐘。 電源電路 LM117 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。典型負(fù)載調(diào)整率 %。通過 JTAG 接口可將仿真器與目標(biāo)系統(tǒng)相連接。 鹽城工學(xué)院新校區(qū)基于 DSP 的直流電機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn) 24 R 1133R 1220KRS3V C CC1C A P A C I T O RS1復(fù)位 圖 34 復(fù)位電路 PWM 隔離放大調(diào)理電路 如圖 35 所示， DSP 輸出的 PWM 信號經(jīng)過光耦隔離后，進(jìn)行放大和調(diào)理后作用在 MOSFET 開關(guān)管，在沒有 DSP 信號時光耦將電機(jī)驅(qū)動信號與 DSP 的 PWM 信號隔離，當(dāng) DSP 輸出 PWM 信號時，光耦導(dǎo)通。等到控制信號再次變化時，重復(fù)上述過程。所有的功能，包含顯示 RAM，字型產(chǎn)生器，都包含在一個芯片里面，只要一個最小的微處理系統(tǒng)，就可以方便操作模塊。 圖 314 IR2110 電路 硬件可靠性 在各種用電設(shè)備運(yùn)行期間，每臺運(yùn)行設(shè)備都會通過電磁波輻射，電磁傳導(dǎo)以及電磁感應(yīng)的方式相互干擾，甚至在一定的條件下會對運(yùn)行的設(shè)備和人員造成干擾、影響和危害，所以在設(shè)計功率電路時應(yīng)該考慮到系統(tǒng)的電磁兼容性問題即 EMC。 （ 4） 由于有源晶振在系統(tǒng)中波動頻率最高的器件，所以它也是功率變換器中最大的干擾源之一，因此在設(shè)計過程中有源晶振選擇在接近主控制芯片的附近來布局，達(dá)到縮短線路長度的目的。 信號隔離措施， 從電路上把容易受干擾的部分和干擾源隔離出來 從而把 干擾的侵入通道切斷，進(jìn)而實現(xiàn)現(xiàn)場干擾隔離。 編譯環(huán)境 世界上第一個單片 DSP芯片是 1978年 AMI公司推出的 S2811， 1979年美國 Intel公司推出的商用可編程器件 2920是 DSP芯片走向市場的真正開始。 目前采用最為廣泛的 DSP軟件編譯環(huán)境是由美國德州儀器（ TI）公司開發(fā)的CCS