【正文】 輸出的脈沖序列進行捕捉,得到在時間T內(nèi)捕捉到的脈沖數(shù)m,再用m除以T就能得到當前T時間內(nèi)的采樣脈沖頻率f。如果使用了兩個事件管理器，那么需根據(jù)外設(shè)中斷模塊(PIE)中提前設(shè)定好的中斷優(yōu)先級高低,再考慮選用合適的輸入管腳滿足上述的中斷級別設(shè)定要求。該系統(tǒng)所有的中斷服務(wù)子程序的優(yōu)先級別設(shè)定如下:故障保護中斷服務(wù)子程序的中斷優(yōu)先級最高,AD采樣的中斷服務(wù)子程序次之,然后才是轉(zhuǎn)速捕獲中斷服務(wù)子程序。整個直流調(diào)速控制系統(tǒng)的程序流程圖如下42所示。而中斷服務(wù)子程序則達到實時性較高的功能,基本用來實現(xiàn)本系統(tǒng)要采用的單閉環(huán)調(diào)速控制策略。這里所設(shè)計的基于DSP直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)主要通過主程序和中斷服務(wù)子程序兩個部分構(gòu)成,用以實現(xiàn)控制系統(tǒng)達到的控制策略及對系統(tǒng)硬件設(shè)備的管理。[17]基于CCS的開發(fā)流程如下圖41所示。其中主要成分包括:C/C++編輯器，匯編優(yōu)化器和連接器(代碼生成器)；主機和目標系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞(RTDX)；智能化的集成開發(fā)環(huán)境,包括CodeMaestro技術(shù)；實時的嵌入式操作系統(tǒng)(DSP/B105)；高級觸發(fā)事件；指令集仿真器；數(shù)據(jù)的可視化；更新指導。圖38 串行接口電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 DSP軟件開發(fā)環(huán)境簡介一個好的軟件系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境不僅功能強大、使用便捷,而且可以使開發(fā)人員工作效率高、縮短系統(tǒng)的開發(fā)時間,因此,這里選用的開發(fā)軟件是目前最先進、使用范圍最廣泛、功能最齊全的CCS軟件。為了能夠與計算機接口相連接，必須在EIA．232與TTL電路之間進行電平和邏輯關(guān)系的變換。圖37 JTAG接口電路 DSP 串行接口設(shè)計 RS一232是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的一種串行通信接口。采用掃描仿真,使得在線仿真成為可能,給調(diào)試帶來極大方便。而過流信號剛好與之相反),所以要對過熱信號先進行反相,再和過流信號進行或操作,然后通過光耦芯片接入事件管理器的引腳。[16]其保護電路如下圖所示。在本系統(tǒng)主要考慮的有兩個故障輸出信號,分別是驅(qū)動電路的過流和過熱輸出信號。接口電路圖如下圖34所示：圖35 歐姆龍E6A2CS3C接口電路 故障保護電路TMS32OF2812為用戶提供了兩個功率器件故障保護硬件電路接口和,兩個管腳功能一樣,當管腳電平被拉低時,DSP立即將其對應(yīng)的事件管理器所有的PWM管腳設(shè)為高阻態(tài),從而封鎖其PWM輸出。因此,把對射式紅外光電傳感器和具有一定數(shù)量光柵的碼盤一起使用時,可得到轉(zhuǎn)速與頻率成正比的方波脈沖系列,再通過一定關(guān)系的變換可得到當前轉(zhuǎn)速值。絕對式光電編碼器通常用來檢測轉(zhuǎn)角,而增量式光電編碼器通常用來檢測轉(zhuǎn)速,并且可以測定電機的運動方向。光電旋轉(zhuǎn)編碼器是轉(zhuǎn)角或旋速的檢測元件,它與電動機同軸相連,當電動機轉(zhuǎn)動時,光電編碼器的碼盤會隨著電機的軸一起轉(zhuǎn)動,從而會發(fā)出轉(zhuǎn)速信號或轉(zhuǎn)角信號。然而,測速發(fā)電機輸出的是一個脈動的電壓值,并且在實際的運行中,會因周圍環(huán)境的溫度變化、換向器與電刷的接觸電阻隨負載電流的變化而變化等因素影響,造成輸出存在線性誤差。 圖34 BTS7960B原理圖 轉(zhuǎn)速檢測電路轉(zhuǎn)速檢測是轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因為它是轉(zhuǎn)速控制的反饋量,所以檢測的精度直接影響閉環(huán)控制的精度。SR引腳外接電阻的大小，可以調(diào)節(jié)MOS管導通和關(guān)斷的時間，具有防電磁干擾的功能。IN引腳用于確定哪個MOSFET導通。圖33 全橋驅(qū)動示意圖在圖33中,BTS7960的芯片內(nèi)部為一個半橋。[13]此種方法也限制了開關(guān)動作頻率的提高。[12]BTS7960有單極性和雙極性兩種驅(qū)動方式。通過驅(qū)動集成技術(shù)，邏輯電平輸入、電流取樣診斷、轉(zhuǎn)換速率調(diào)整器，失效發(fā)生時間、防止欠電壓、過電流、短路結(jié)構(gòu)輕易地連接到一個微處理器上。BTS7960是一款應(yīng)用于驅(qū)動直流電機的大電流半橋芯片，它自身帶有一個P溝道的MOSFET和一個N溝道的MOSFET和以及驅(qū)動集成電路。圖中/RS引腳接的是DSP的復(fù)位引腳,。,它其具有功耗小,低漏失電壓等特點, ,完全能夠滿足DSP對電源(最小3V,)的要求,而且TPS7333的/reset引腳在系統(tǒng)剛上電后或系統(tǒng)欠壓恢復(fù)后提供一個寬度為20ms的低電平,幫助微處理器可靠復(fù)位。[11] DSP電源設(shè)計,且對電源的可靠性要求高,輔助電源模塊所提供的是最低電壓是5V,需要進行電壓轉(zhuǎn)換。諾伊曼模式。還采用多總線的哈佛結(jié)構(gòu),增強了處理器的處理能力。這款芯片基于C/C++高效32位TMS320C28xDSP內(nèi)核,并提供了浮點數(shù)學函數(shù)庫,從而在定點處理器上能夠方便地實現(xiàn)浮點運算。 控制芯片DSPTMS320F2812簡介TMS320F2812是一款32位定點DSP控制器,為目前控制領(lǐng)域最先進的處理器之一。[9] 圖31 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路3．2 控制電路硬件設(shè)計控制電路以DSPTMS320F2812為控制核心,以隔離驅(qū)動單元、電源模塊、AD采樣單元為輔助電路,再配以顯示、按鍵等外圍電路。分流電路靠開關(guān)器件G5在泵升電壓達到允許數(shù)值的時候接通。由于直流電源通過二極管整流器供電,不可能回饋電能,電機制動時只能對濾波電容充電,將使電容兩端電壓升高,即泵升電壓。為了限制充電電流,一般在整流器和濾波電容之間串入一個限流電阻R1,合上電源后,延時用開關(guān)將R1短路,防止在運行中造成附加損耗。PWM變換器需要的直流電源通常由交流電網(wǎng)通過不可控的二極管整流器產(chǎn)生,采用大電容C濾波,這樣獲得恒定的直流電壓Us。為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)該設(shè)法使臨界開環(huán)放大倍數(shù)的值變大，即增大Kcr的值。根據(jù)梅森公式化簡得到這個系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)： （29）動態(tài)模型這個系統(tǒng)是一個三階系統(tǒng)，它的特征方程的一般表達式為 根據(jù)勞斯穩(wěn)定性判據(jù)，該系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是a00,a10,a20,a30,a1a2a0a30,對比式（29），可得解得其中，Kcr是系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界開環(huán)放大倍數(shù)。根據(jù)電機的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速方程得到開環(huán)系統(tǒng)的負載速降為 Δnop= (27)由此 轉(zhuǎn)速單反饋閉環(huán)時的負載降速為 Δncl= (28)上式表明采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制之后，負載降速小了（1+KoL）倍，使閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性比開環(huán)硬得多，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小很多，大大增加了閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍。當比例調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)KP很大時，要維持期望轉(zhuǎn)速n所需要的電壓UC,只需要較小的轉(zhuǎn)速誤差信號ΔUn，因此實際轉(zhuǎn)速反饋電壓Un更接近給定的Un*,使調(diào)速誤差變得更小。α其中是將n線性轉(zhuǎn)換為un的一個比例系數(shù)。通過一個轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)，如脈沖編碼裝置，將轉(zhuǎn)速n實時轉(zhuǎn)化為一個與之成正比的電壓反饋信號，并且通過反饋調(diào)節(jié)器組成閉環(huán)系統(tǒng)。2．2 轉(zhuǎn)速單反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在很多局限性，主要是額定速降ΔnN太大，系統(tǒng)的調(diào)速范圍有限制；動態(tài)過程中電樞電流過大，對系統(tǒng)的安全運行有影響。(3)低速平穩(wěn)性好,調(diào)速范圍可達1:20000左右。由雙極式控制的橋式可逆PWM變換器的優(yōu)點是:(l)可使電機在四象限內(nèi)運行。ρ,電機反轉(zhuǎn)。因此，整個PWM周期中直流電機電壓既有正電壓也有負電壓，這樣電機兩端的電壓波形如圖23b所示。VTI和VT4同時導通或關(guān)斷,而VTZ和VT3同時通斷,這樣電動機M的電樞兩端承受+Us或Us. 在第一個PWM周期內(nèi),0tton時,Ug1和Ug4同時為高電平,開關(guān)VT1和VT4同時導通,此時,Ug3和Ug2同時為低電平,使開關(guān)管VT2和VT3都處于截止狀態(tài),這時直流電動機的電樞電流從VT1經(jīng)電機流過VT4,電樞電壓為正。 f為開關(guān)頻率。 ρ為占空比。這樣,電動機得到的平均電壓為:Ud= (21)上式中T為可控電子器件VT的開關(guān)周期。在VT關(guān)斷時,直流電源與電機脫離,電動機電樞經(jīng)VD續(xù)流,兩端壓降接近于零。2 無刷直流電機控制原理及相關(guān)技術(shù) 直流調(diào)速系統(tǒng)PWM控制方式直流調(diào)速系統(tǒng)采用的是PWM控制方式，簡要介紹一下基本原理： a原理圖 b 波形圖圖22 PWM的原理圖和電壓波形在原理圖22a中,VT表示電子開關(guān)器件,VD表示續(xù)流二極管。并且最后對軟件和硬件構(gòu)件部分進行了調(diào)試。(4)根據(jù)DSP直流電機控制系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ),進行了軟件程序代碼的編寫、調(diào)試,使用的是以CCS4集成開發(fā)環(huán)境為軟件