【正文】 ............................ 23 TMS320F2812 簡介 ........................................................................................ 23 DSP 最小系統(tǒng)級外圍電路設計 ..................................................................... 26 驅動電路的設計 ....................................................................................................... 30 驅動芯片簡介 ................................................................................................ 30 基于 IR2130 芯片驅動電路的設計 .............................................................. 30 顯 示電路的設計 ....................................................................................................... 31 控制系統(tǒng)軟件設計 ................................................................................................... 32 系統(tǒng)軟件總體結構圖設計 ............................................................................ 32 主程序設計 .................................................................................................... 33 控制系統(tǒng)各子系統(tǒng)設計 ........................................................................................... 34 AD 采樣程序設計 .......................................................................................... 34 定時器中斷程序設計 .................................................................................... 35 更新比較值或換相子程序 ............................................................................ 35 基于 TMS320F2812 DSP 控制電機算法的實現(xiàn) ......................................... 36 小結 ........................................................................................................................... 37 5 無刷直流電機的控制系統(tǒng)建模與仿真 .............................................................................. 38 無刷直流電機控制系統(tǒng)的仿真模型 ....................................................................... 38 常規(guī)的模糊 PID 控制系統(tǒng) ........................................................................................ 38 模糊控制系統(tǒng)的組成 ..................................................................................... 39 模糊 PID 控制器的結構設計 ......................................................................... 39 基于自適應模糊算法的 PID 控制器設計 ................................................................ 40 運用微粒群算法實現(xiàn)自適應模糊 HD 控制器的優(yōu)化 ........................................... 41 微粒群優(yōu)化算法概述 ..................................................................................... 41 基本微粒群算法 ............................................................................................. 42 改進的微粒群優(yōu)化算法 ................................................................................. 42 基于慣性權重和分段時變學習因子的 PSO 算法 ........................................ 42 基于粒子群算法的模糊控制方法優(yōu)化分析 ............................................................ 45 微粒群算法對模糊隸屬度函數(shù)優(yōu)化分析 ..................................................... 45 微粒群算法對模糊控制規(guī)則優(yōu)化 ................................................................. 46 蘭州交通大學碩士學位論文 VII 微粒群算法優(yōu)化的自 適應模糊 PID 控制器仿真 .................................................... 46 程序描述 ......................................................................................................... 47 隸屬度函數(shù)的確定 ......................................................................................... 47 微粒群算法對模糊 PID 優(yōu)化的設 計 ........................................................................ 51 微粒群算法對模糊控制器參數(shù)自調整的實現(xiàn) ............................................. 52 MATLAB 仿真結果分析 ............................................................................... 55 小結 ............................................................................................................................ 58 結 論 .................................................................................................................................. 59 致 謝 .................................................................................................................................. 60 參 考 文 獻 ............................................................................................................................ 61 附錄 系統(tǒng)硬件電路圖 ............................................................................................................ 64 基于 DSP 無刷 直流電機控制系統(tǒng)的設計與仿真 1 1 緒論 論文的背景及意義 課題研究的背景 直流電機 是一種 把電能轉換成機械能的裝置 ，已廣泛用于國民經(jīng)濟 和 人們的生活中。導致這種 結果 的原因是多方面的，但主要的 原因 還是 因為 電刷 的存在 。這些 不利因素極大 地 制約了 通 用 型直流電機 在實際生產實踐中的推廣與 應用。在這些研究成果中，對電機的發(fā)展帶來革命性突破的是用 釹鐵硼等永磁材料來代替外加勵磁 、 用 半導體器件代替 電機 電刷 [1]。控制電路在電機控制系統(tǒng)中扮 演著指揮官的角色，本文設計的直流電機控制系統(tǒng)采用電子開關電路作為電機的驅動電路 ，控制系統(tǒng) 把傳感器反饋的 信號 與指令信號進行 邏輯綜合 ，把處理后的指令發(fā)給驅動器，進而激勵 電機 轉子轉動起來。在接下來的較長時間里，直 流電機憑借著調速性能好、控制簡單、體積小、性價比高等優(yōu)點在工業(yè) 領域內得到重視與發(fā)展 [3]。 1917 年， Boligen 等人嘗試用整流管 代替普通電機的電刷，這樣做的目的是為了實現(xiàn)對電機的無刷控制。 第二個階段： 誕生階段。 但 那時， 受到 啟動轉矩問題 的 制約 ，使得無刷電機無法 產品化 。從 1978 年起，無刷直流電機逐漸運用到工業(yè)生產中，這種實質性的發(fā)展也是 依賴于 電子技術、永磁材料等 以及 電機相關領域技術的發(fā) 展而得以實現(xiàn)的 ，使得無刷直流電機更具實用性 。 低成本 、 高頻化、高智能、 微 型化、大容量 是這個時期電子產品的顯著特點 ； 在這個時期， 永磁材料（釹鐵硼）的性能 也 得到 了 很 大 程度的優(yōu)化 [2]， 在這個背景下， BLDCM 的應用和發(fā)展 也 朝 著大功率和微型化的方向 邁進 。 但 并不是所從事研究與開發(fā)的工程技術人員都 有 與 研究領域相適應的 進程相應的儀器設備。采用計 算機仿真的這種 方法 的優(yōu)勢在于它可用虛擬的儀器來代替儀器設備 。 而MATLAB 仿真軟件就是最為人們所熟知、應用最廣泛的仿真軟件之一。 仿真過程中只要把需要驗證的 控制系統(tǒng)的 數(shù)學模型放在 MATLAB 仿真 器進行研究就 可以 ，而 不必 考慮其他復雜的因素， 因此 與實際物理系 統(tǒng)相比 要 簡單 的 多。 而 其多樣性 則 體現(xiàn)在 ： 仿真器 的參數(shù)可以根據(jù)仿真的結果進行一定范圍的調整 以便 運用仿真器找到合適的系統(tǒng)的設定參數(shù)。這主要是 由于 仿真研究的 對象 是控制系統(tǒng)虛擬的數(shù)學模型， 而 模型與實際的 物理 系統(tǒng) 所需要的費用是截然不同的 。仿真研究 的 優(yōu)勢在于，能夠為實際系統(tǒng)的設計提供 大量 、充分 、更利于觀察的 曲線與 圖標等依據(jù) ， 達到這樣的效果也與前兩者有著千絲萬縷的聯(lián)系 。無刷直流電機 已經(jīng)從單指 電子換相直流電機， 拓展到 指具有刷直流電機外部特性的電子換相電 機。 目前，對 于線性系統(tǒng)的 研究 已 經(jīng) 形成了 完備的 理論體系，這些理論和方法 很多都已 運用 在 永 磁無刷直流電機 的設計與研發(fā) 中 ，對永磁無刷直流電機控制技術的發(fā)展是不可替代的 [5][7]。為了研究方便， 我們把 永磁無刷直流電機 看 作 線性系統(tǒng)來研究，是在一定理想條件下對電機系統(tǒng)的近似描述 。 現(xiàn)在 ， 在眾多的電機控制策略中， 經(jīng)典的 PID 控制 以其算法簡單緊湊、運行可靠、控制器可以由模擬電路實現(xiàn) 等優(yōu)點得到 了 廣泛的應用 。 雖然， 無刷直流電機控制的 技術經(jīng)過了多年的 發(fā)展 ，其控制技術與控制方法也已經(jīng)相當?shù)某墒?，但隨著人們需求的多樣性與高 精度、高可靠性 的依賴性，使得無刷直流電機的發(fā)展受到嚴峻 的 考驗 。近年來， 對 永磁無刷直流電機 控制技術的研究已 由 原來的線性系統(tǒng)的研究 方向 向 非線性控制理論的研究 方向發(fā)展，而且受重視的程度逐年 提高 。 由于 電機是一個復雜的 機電 系統(tǒng)，導致其 具