【正文】 0AhSACL IMR 。允許INT2，INT4 中斷LACC IFRSACL IFR 。中斷寄存器置零POINT_EVSPLK 0000001000000000b，EVIMRA 。允許PWMINT、PDPINT 中斷SPLK 0000000000000111b，EVIMRC 。允許CAPINT 中斷LDP 0hCLRC INTM 。開中斷 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)初始位置的檢測(cè) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，必須知道其初始位置，否則不能確定電流的初始流向，導(dǎo)致電機(jī)起動(dòng)不起來(lái)。電機(jī)的初始位置可以通過(guò)檢測(cè)CAP 單元的值得到。其具體程序如下:LDP 00E1h。將CAP 單元設(shè)為I/O 口SPLK 0FF00h，OCRBSPLK 0000h，PCDATDIRLACC PCDATDIR 。判斷電機(jī)初始位置AND 0070HLDP 0SACL CAPTLACC CAPT, 12SACH CAPT 。保存初始位置 系統(tǒng)中斷主要由兩個(gè)，分別為 INT2，INT4。INT2 主要由PWMINT、PDPINT產(chǎn)生，INT4 由CAPINT 產(chǎn)生。1) INT2 中斷由于 INT2 是由兩個(gè)中斷產(chǎn)生的，進(jìn)入該中斷服務(wù)程序后必須判斷此中斷是由哪個(gè)中斷產(chǎn)生的，從而轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處理程序。其具體程序如下:LDP 00E8hLACL IVRA 。載入中斷矢量地址SUB 0020h。 。減去PDPINT 偏移地址BCND PDPINT_ISR, EQ 。如果ACC=0，執(zhí)行PDPINT_ISRLACL IVRA 。重新載入中斷矢量地址SUB 0027h 。減去PWMINT 偏移地址BCND PWM_ISR, EQ。 。如果ACC=0，執(zhí)行PWMINT_ISR返回CLRC INTM 。開中斷2) PWMINT 中斷 每個(gè) PWM 周期完成之后產(chǎn)生PWMINT 中斷，每20KHz 進(jìn)行一次。在這個(gè)中斷處理程序中將完成電機(jī)外部給定轉(zhuǎn)速輸入，故障處理，電流檢測(cè)，轉(zhuǎn)速、電流PID調(diào)節(jié)，PWM 波輸出等功能。是整個(gè)系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵部分。T1 產(chǎn)生相應(yīng)的中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，該信號(hào)通過(guò)核中斷INT2 送往CPU，在中斷2服務(wù)程序中，首先對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，然后依次調(diào)用速度調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)模塊和MOD6_CNT 模塊，最后將這些模塊的輸出信號(hào)送往BLDC_PWM_DRV 進(jìn)行處理。當(dāng)執(zhí)行完BLDC_PWM_DRV 模塊后，就完成了T1 下溢中斷的主要任務(wù)，接下來(lái)就是恢復(fù)保存的環(huán)境，重新返回到主程序中，等待下一次中斷事件的發(fā)生。速度調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)的周期是異步的，每10 個(gè)PWM 中斷進(jìn)行一次速度調(diào)節(jié)可以得到較為滿意的結(jié)果。所以在中斷服務(wù)程序中設(shè)置了一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器count 變量，初始值為0，每進(jìn)一次PWM 中斷其值加一，當(dāng)count=10 時(shí)，進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，速度調(diào)節(jié)完后將count 值重新置0，進(jìn)行下一次速度調(diào)節(jié)等待。3) PDPINT 中斷 當(dāng) DSP 的PDPINT 腳為低電平時(shí)，產(chǎn)生PDPINT 中斷通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)的功能，防止驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)檫^(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱等情況受到破壞。一旦產(chǎn)生PDPINT 中斷，DSP 中COMCON 寄存器里的FCOMPOE 位變?yōu)榱?，這時(shí)所有的PWM 輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)，防止驅(qū)動(dòng)電路遭到進(jìn)一步的損壞。要想重新輸出PWM 波，F(xiàn)COMPOE位必須置1。PDPINT 與系統(tǒng)時(shí)鐘獨(dú)立，這也意味著，只要PDPINT 引腳變?yōu)榈碗娖剑琍WM 的輸出就會(huì)變?yōu)楦咦钁B(tài)，直至PDPINT 的電平為高，與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)。向DSP 上PDPINT 腳輸入低電平即可產(chǎn)生中斷.4) INT4 中斷 INT4 中斷主要是由CAP 單元產(chǎn)生的其中斷處理程序?yàn)镃APINT。三個(gè)捕捉單元CAPCAPCAP3 中任意一個(gè)電平發(fā)生變化，都會(huì)觸發(fā)INT4 中斷。INT4 中斷既可以捕捉無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)，還可以用來(lái)計(jì)算無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大小，其思想如前所述。值得注意的是，我們首先要調(diào)用GET_SPEED子程序，才能得到比較準(zhǔn)確的速度信號(hào)。因?yàn)槿绻葓?zhí)行其他指令的話，T2CNT 里的值可能會(huì)改變，使得計(jì)算出現(xiàn)誤差。 ADC中斷子程序 本設(shè)計(jì)PWM采用的是對(duì)稱波形，固定頻率為20kHZ。利用定時(shí)器1的周期匹配功能觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換，因此每50進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后產(chǎn)生中斷。ADC中斷子程序的框圖如圖38所示。在ADC中斷子程序中，主要進(jìn)行讀ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果、電流調(diào)節(jié)、中性點(diǎn)電壓計(jì)算、延遲時(shí)間計(jì)算、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)符號(hào)判別和換向準(zhǔn)備的操作，另外在磁定位過(guò)程中，根據(jù)電流調(diào)節(jié)的結(jié)果更新PWM占空比、磁定位結(jié)束后的判別操作。 在主程序中，初始化后進(jìn)行磁定位啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)操作。之后的主循環(huán)程序主要進(jìn)行換向操作和每50一次的更新PWM占空比操作。這些操作是通過(guò)調(diào)用“更新比較值或換向”字程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該程序框圖如圖39所示。圖38 ADC中斷子程序 diagram of ADC interrupt subroutine圖39 更新比較或換相子程序框圖 The diagram of update block diagram to pare or mutation subroutine5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析本文設(shè)計(jì)的無(wú)刷直流機(jī)控制系統(tǒng)是以DSP為核心的，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷直流機(jī)的控制。與其他一般的控制系統(tǒng)不同的是，在主電路中交直部分采用的是智能功率模塊IPM，轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路不是采用普通的傳感器，而是采用反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)方法得到其轉(zhuǎn)子位置信號(hào)并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量。 本文采用的是DSP作為控制系統(tǒng)的核心，與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)相比具有處理速度高，處理數(shù)據(jù)量大的優(yōu)點(diǎn)。并且其技術(shù)也越來(lái)越成熟，價(jià)格也更加便宜，因此選擇DSP作為控制核心是經(jīng)濟(jì)合理的。在眾多的DSP中，我選擇的是TMS320LF2407A, 此型號(hào)的DSP特別適用于控制系統(tǒng)，它使TI公司專門為控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種芯片，其除了具有其他芯片的一些特點(diǎn)外，而且還具有PWM波產(chǎn)生單元，且其波形和死去由設(shè)計(jì)者按不同的需要方便地進(jìn)行設(shè)置，即只需改變一下程序的初始值而已。比起用專門硬件產(chǎn)生PWM波來(lái)說(shuō)，其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不需要另外購(gòu)買元器件，節(jié)省了投資。不同于傳統(tǒng)的利用傳感器的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，本文采用了反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法，其結(jié)構(gòu)更加緊湊，且減少了機(jī)械磨損和一定的費(fèi)用支出。逆變電路采用了智能IPM功率模塊，其內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路，因此不必再去對(duì)其選擇。且集成了各種保護(hù)單元使控制線路得到了簡(jiǎn)化，維修更加方便，具有很強(qiáng)的互換性。其轉(zhuǎn)速電流上閉環(huán)控制都是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可適用于給定轉(zhuǎn)速不同的調(diào)速系統(tǒng)，只需根據(jù)用戶的需要將程序的初始值改一下即可，而不像模擬電路那樣，如果給定值不同則要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行的參數(shù)進(jìn)行重新調(diào)試，他省去了繁瑣的調(diào)試過(guò)程減少了經(jīng)濟(jì)開，這一方面是此系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)所在。整個(gè)系統(tǒng)省去了以往復(fù)雜的硬件電路，結(jié)構(gòu)緊湊，采用結(jié)構(gòu)更加合理的軟件實(shí)現(xiàn)了大部分功能，從而達(dá)到更好的效果。6 結(jié)論本文的基于TMS320LF2407A DSP的全數(shù)字無(wú)刷直流機(jī)無(wú)位置傳感器控制調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)的起動(dòng)，反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的測(cè)定，過(guò)零點(diǎn)移相30o換相，以及相位補(bǔ)償?shù)鹊奶幚砭捎绍浖?shí)現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理功能完善，僅僅采用定時(shí)比較單元就實(shí)現(xiàn)了PWM調(diào)制?；緦?shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差的實(shí)時(shí)控制、移相時(shí)間控制等功能。由于無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流機(jī)控制技術(shù)還處于發(fā)展階段，有些技術(shù)還不夠成熟，因此本文還存在一些不足的地方，如精度還不夠理想。因此無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)的精度問(wèn)題仍然是需要研究的一個(gè)重要問(wèn)題。另外轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也是無(wú)刷直流機(jī)控制系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題，本文未對(duì)其作論述，有些資料上雖然也提出了一些抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方案，但從根本上還沒能夠得到解決，有待進(jìn)一步研究。致謝本文是在導(dǎo)師張軍利的精心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、思路形成直至最后成文，每一個(gè)環(huán)節(jié)都凝結(jié)著老師的智慧和心血。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但學(xué)到了豐富的專業(yè)知識(shí)，而且導(dǎo)師廣博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，一絲不茍的工作精神和對(duì)青年人孜孜不倦的教誨，將使我銘記心間，這些崇高的品德必將激勵(lì)我在今后的工作和學(xué)習(xí)。在此，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示衷心的感謝和致以崇高的敬意！感謝寶雞文理學(xué)院電子電氣工程系！同時(shí)也向給予我關(guān)心和幫助的所有老師、同學(xué)和朋友表示衷心的感謝！感謝各位老師、教授在百忙中評(píng)審本文，并衷心希望得到各位老師、教授的批評(píng)和指導(dǎo)！參考文獻(xiàn)[1] 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Fuzzy Sets and Systems: Theory and Applications [M].New York: Academic Press, 2002.[17]：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.附錄A 譯文 TMS320LF2407在電機(jī)控制中的應(yīng)用0 引 言 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)由控制、功率驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)三大要素組成。調(diào)速系統(tǒng)可分為直流調(diào)速和交流調(diào)速兩大類，后者又分為異步調(diào)速和同步調(diào)速。在上述調(diào)速系統(tǒng)中，直流調(diào)速雖然歷史悠久、技術(shù)成熟，并且在不斷加以完善(如全數(shù)字化)，但由于有電刷和機(jī)械換向器等固有缺陷，必將為交流調(diào)速所取代。而與異步調(diào)速相比，同步調(diào)速具有功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)子參數(shù)可測(cè)、效率高、控制性能好等方面的優(yōu)勢(shì)，因而在取代直流調(diào)速方面更有優(yōu)勢(shì)。新一代調(diào)速電機(jī)有交流感應(yīng)電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)等。隨著VIii和控制理論的發(fā)展，高速、高集成度、低成本的微控制器及專用芯片相繼問(wèn)世，使全數(shù)字化的交流伺服系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。用軟件取代模擬器件，可以方便地修改控制策略、修正控制參數(shù)，此外還可以具有故障監(jiān)測(cè)、自診斷和上位機(jī)管理與通訊等功能。美國(guó)，I1(德州儀器)公司自1982年發(fā)明第一片DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)以來(lái)，最近又推出數(shù)字電機(jī)微控制器TMS320LF240x，該芯片對(duì)電機(jī)的數(shù)字化控制非常有用。它將幾種先進(jìn)外設(shè)集成在芯片內(nèi)，以形成真正的單芯片控制器，從而將DSP的高速運(yùn)算能力與面向電機(jī)的高效控制能力集于一體，堪稱業(yè)界內(nèi)最具競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)字電機(jī)控制器。1 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) TMS320F240是美國(guó)德州儀器公司1997 年推出的具有高速運(yùn)算能力并面向電機(jī)控制的DSP 芯片，它通過(guò)把一個(gè)高性能的DSP(Digital Signal Processor)內(nèi)核和微處理器的片內(nèi)外圍設(shè)備集成為一個(gè)芯片,它具有每秒2 千萬(wàn)條指令的處理速度。幾乎所有的指令都可以在一個(gè)50ns 的單周期內(nèi)執(zhí)行完畢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的16 位微控制器和微處理器的性能。它還具有非常高的采樣速率，使環(huán)路延遲最小，堪稱是業(yè)界最具競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)字電機(jī)控制器。作為一個(gè)系統(tǒng)的管理者，TMS320F240 具有強(qiáng)大的片內(nèi)I/O 口和其他外圍設(shè)備,其事件管理器與其他任何DSP 均不同，應(yīng)用優(yōu)化的外圍設(shè)備單元與高性能的DSP 內(nèi)核結(jié)合在一起，使電機(jī)的高精度高效全變速控制中使用先進(jìn)的控制技術(shù)成為可能。 TMS320F240 的體系結(jié)構(gòu) 為了快速地實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理運(yùn) 算 DSP,TMS320F240 采用特殊的軟硬件結(jié)構(gòu),包括：哈佛結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)、專用的硬件乘法器、特殊的DSP 指令、高速的指令運(yùn)行周期等。這些基本結(jié)構(gòu)保證了TMS320F240 能進(jìn)行高速的運(yùn)算，并使大部分運(yùn)算能在一個(gè)指令周期內(nèi)完成。1) 程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu) 哈佛結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問(wèn)，并在系統(tǒng)中相應(yīng)設(shè)置了程序總線和數(shù)據(jù)總線兩條總線。傳統(tǒng)的馮諾曼結(jié)構(gòu)則是將指令數(shù)據(jù)地址存儲(chǔ)在同一存儲(chǔ)器中，統(tǒng)一編址，依靠指令計(jì)數(shù)器提供的地址來(lái)區(qū)分是指令數(shù)據(jù)還是地址，取指和取數(shù)據(jù)都訪問(wèn)同一存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)，吞吐率低。在哈佛結(jié)構(gòu)中，由于程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在兩個(gè)分開的空間中，因此取指令和執(zhí)行指令能完全重疊運(yùn)行，另外改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲(chǔ)器中并被