【正文】 其相似，其中是零矢量的作用時(shí)間。 圖54 參考電壓矢量在第三扇區(qū)時(shí)PWM的輸出情況 轉(zhuǎn)子磁極位置檢測(cè)和速度檢測(cè) 根據(jù)PMSM的矢量控制原理可知,高精度的轉(zhuǎn)子磁極位置檢測(cè)和速度檢測(cè)對(duì)于永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服控制系統(tǒng)有著重要的意義,直接影響系統(tǒng)的性能。而基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)和速度檢測(cè)方法充分利用了DSP資源，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，性能可靠，與傳統(tǒng)方法相比簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)性能的價(jià)格比。 DSP內(nèi)部資源分配 在DSP的三個(gè)定時(shí)器中，TIMER1用作定時(shí)器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用來(lái)控制電流環(huán)采樣周期、計(jì)算周期和速度環(huán)計(jì)算周期。TIMER2工作于比較模式用來(lái)產(chǎn)生比較中斷實(shí)現(xiàn)M/T法速度檢測(cè)。TIMER3用作計(jì)數(shù)器，工作模式設(shè)定為雙向循環(huán)計(jì)數(shù)，配合QEP電路，對(duì)四倍后的光電脈沖信號(hào)進(jìn)行加、減計(jì)數(shù)。 TMS320F2812的CAP1和CAP2管腳是復(fù)用管腳，可用于俘獲單元或QEP電路，在本系統(tǒng)中用于QEP電路，在DSP內(nèi)部進(jìn)行四倍頻，定時(shí)器3計(jì)數(shù)寄存器（T3CNT）對(duì)四倍頻后的信號(hào)進(jìn)行累加或累減計(jì)數(shù)。當(dāng)進(jìn)行累加操作時(shí)寄存器GPTCON的最高位自動(dòng)置1，反之清0，是加運(yùn)算還是減運(yùn)算由電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向決定，由此可認(rèn)為GPTCON的最高位體現(xiàn)了電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。CAP3和CAP4用作俘獲單元，在軟件中將其定義為檢測(cè)脈沖的雙邊沿，當(dāng)有邊沿來(lái)臨，無(wú)論是上升沿還是下降沿都觸發(fā)外部中斷。 C1連接到硬件中斷檢測(cè)管腳XINT2和XINT3上，XINT2負(fù)責(zé)檢測(cè)C1信號(hào)的上升沿，XINT3負(fù)責(zé)檢測(cè)C1的下降沿，每當(dāng)檢測(cè)到C1邊沿就觸發(fā)一個(gè)外部中斷。因?yàn)镃CCC8被連接到I/O端口A的低四位引腳，因此通過(guò)讀I/O端口A即可確定格雷碼信號(hào)當(dāng)前值。 M/T法測(cè)速 速度檢測(cè)的精度直接限制了伺服系統(tǒng)的性能，而采用增量式光電碼盤(pán)作為速度檢測(cè)器件具有一系列優(yōu)點(diǎn)，包括輸出天然的數(shù)字量，容易和數(shù)字電路匹配，高精度；可以做到很高的分辨率，有可以做到大量程的工作范圍；抗干擾能力強(qiáng)；信號(hào)處理電路簡(jiǎn)單、容易、慣量小。 基于光電碼盤(pán)基礎(chǔ)上的數(shù)字測(cè)速法有M法、T法、M/T法。其中M法是用計(jì)數(shù)裝置記取時(shí)間間隔內(nèi)光電碼盤(pán)輸出的脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算速度。該方法由于低速時(shí)脈沖數(shù)少，在低速運(yùn)行時(shí)檢測(cè)精度低。而T法采用記時(shí)器記取碼盤(pán)信號(hào)相鄰的兩個(gè)脈沖間的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算速度，該方法由于高速時(shí)間脈沖時(shí)間間隔很短，在電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)很不方便。而M/T法兼有M法和T法的優(yōu)點(diǎn)，在高速和低速段都具有較高的分辨率。 設(shè)所用測(cè)速碼盤(pán)每轉(zhuǎn)產(chǎn)生個(gè)脈沖，在測(cè)速時(shí)間時(shí)間內(nèi)，測(cè)速脈沖記數(shù)值為m1，時(shí)間基準(zhǔn)脈沖為m2，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為： ，其中為時(shí)間基準(zhǔn)脈沖頻率。 實(shí)現(xiàn)M/T法測(cè)速的關(guān)鍵是測(cè)量m1和m2，用定時(shí)器2充當(dāng)高頻脈沖源，定時(shí)器2計(jì)數(shù)寄存器（T2CNT）累計(jì)m2，定時(shí)器3計(jì)數(shù)寄存器（T3CNT）負(fù)責(zé)累計(jì)測(cè)速光電脈沖和計(jì)算m1。測(cè)速脈沖的個(gè)數(shù)m1時(shí)基脈沖的個(gè)數(shù)m2 圖55 M/T法測(cè)速原理 轉(zhuǎn)子磁極位置計(jì)算 為了提高系統(tǒng)的性能,采用粗精結(jié)合的轉(zhuǎn)子磁極位置測(cè)量方法,即是用格雷碼信號(hào)進(jìn)行粗定位,再用增量式光電脈沖信號(hào)進(jìn)行精定位。以一極電機(jī)為例，單獨(dú)利用4個(gè)格雷碼信號(hào)測(cè)量轉(zhuǎn)子磁極位置，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周生成16個(gè)絕對(duì)位置信息。單獨(dú)應(yīng)用增量式碼盤(pán)，無(wú)法進(jìn)行初始定位，且在累加過(guò)程中誤差不斷累計(jì)必然導(dǎo)致矢量解耦條件破壞，從而造成系統(tǒng)失控。為了克服上述問(wèn)題，將轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)分兩部分處理：永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置的初始定位通過(guò)讀取格雷碼信號(hào)獲得，電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)后，第一個(gè)C1邊沿到來(lái)后，系統(tǒng)進(jìn)入精確定位狀態(tài)。精確定位應(yīng)用格雷碼信號(hào)確定8個(gè)精確的轉(zhuǎn)子磁極位置，并用這8個(gè)精確的轉(zhuǎn)子磁極位置將一個(gè)電角度周期劃分為8個(gè)區(qū)間，每一個(gè)區(qū)間的初始位置就是格雷碼信號(hào)C1發(fā)生變化的位置。格雷碼信號(hào)與轉(zhuǎn)子位置對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示，當(dāng)格雷碼信號(hào)由1000變?yōu)?001時(shí)C1的邊沿發(fā)生跳變，觸發(fā)中斷，表明電機(jī)位置進(jìn)入?yún)^(qū)間2，在中斷時(shí)刻。 圖56 格雷碼信號(hào)與轉(zhuǎn)子位置對(duì)應(yīng)關(guān)系 每當(dāng)C1觸發(fā)中斷，在確定中斷時(shí)刻轉(zhuǎn)子磁極位置的同時(shí)，讀取T3CNT中當(dāng)前的增量光電信號(hào)的計(jì)數(shù)值作為基值，寫(xiě)入CNT0。在下一次C1發(fā)生變化前每次計(jì)算轉(zhuǎn)子磁極位置時(shí)，首先確定當(dāng)前時(shí)刻的增量脈沖的計(jì)數(shù)值CNT1。由CNT0和CNT1可以確定相對(duì)于C1跳變時(shí)刻時(shí)的轉(zhuǎn)子磁極位置變化量。通過(guò)格雷碼信號(hào)和光電式脈沖信號(hào)就可以得到任意時(shí)刻的轉(zhuǎn)子磁極位置。轉(zhuǎn)子磁極位置計(jì)算公式為 式（512）其中是第i個(gè)區(qū)間的初始位置角，也就是C1發(fā)生變化時(shí)轉(zhuǎn)子磁極的精確位置，是變化系數(shù)。在實(shí)際系統(tǒng)中從轉(zhuǎn)子磁極位置的檢測(cè)到輸出控制經(jīng)過(guò)一系列運(yùn)算，存在一個(gè)平均延遲時(shí)間導(dǎo)致控制輸出滯后于檢測(cè)。如果直接將檢測(cè)得到的磁極位置角用于系統(tǒng)控制會(huì)降低系統(tǒng)控制精度，嚴(yán)重時(shí)時(shí)系統(tǒng)工作不正常。為此在系統(tǒng)中要加入轉(zhuǎn)子磁極位置修正環(huán)節(jié)。當(dāng)電機(jī)以角速度運(yùn)行時(shí)，從采樣到輸出經(jīng)歷時(shí)間 （513） 其中為轉(zhuǎn)子磁極位置采樣時(shí)間，為計(jì)算時(shí)間，為控制輸出時(shí)間。轉(zhuǎn)子磁極位置在此時(shí)間段變化了 （514）根據(jù)式（514）可得轉(zhuǎn)子磁極位置校正計(jì)算公式為 （515）經(jīng)過(guò)修正后，減少了因?yàn)檗D(zhuǎn)子磁極位置檢測(cè)滯后和控制滯后對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制的影響，直接提高了系統(tǒng)的控制精度。6 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 SVPWM相電壓的波形 全文總結(jié) 近年來(lái)，由于新材料、微處理器、電力電子器件的發(fā)展和控制技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)向低成本、全數(shù)字化、無(wú)速度傳感器化的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。本文從伺服系統(tǒng)工程實(shí)際出發(fā)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制的全數(shù)字控制進(jìn)行探討，在系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，控制策略作了相關(guān)的工作，并取得了預(yù)期的效果。通過(guò)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的分析，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制方案。主控制器采用了TI公司最先進(jìn)的控制電機(jī)專(zhuān)用DSP芯片TMS320F2812A，轉(zhuǎn)子位置信號(hào)和電機(jī)電流信號(hào)均為數(shù)字信號(hào)，為最終實(shí)現(xiàn)全數(shù)字矢量控制算法提供了保證。致謝四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，借此，我向四年來(lái)所有給我?guī)椭椭С值娜吮硎局孕牡母兄x。感謝母?！仃P(guān)學(xué)院，給我提供接受高等教育的機(jī)會(huì)，并創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。感謝我的指導(dǎo)老師寧宇副教授在學(xué)習(xí)、工作和生活上給予我的指導(dǎo)、支持和關(guān)懷。寧宇老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作態(tài)度一直引領(lǐng)著我的學(xué)習(xí)和生活。在與寧宇老師接觸的過(guò)程中，不僅使我懂得應(yīng)該如何去學(xué)習(xí)知識(shí)，而且讓我明白了在為人處世、待人接物時(shí)應(yīng)該遵從的人生道理，相信這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的促進(jìn)作用。此外，向所有曾給予我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)、朋友和親人，表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)[1] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006年第3版[2] 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