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基于DSP的直流无刷电机控制系统的分析 目录 TOC \o 1-9 \h \z \u 目录 1 正文 1 文1：基于DSP的直流无刷电机控制系统 2 1直流无刷电机 2 1.1直流无刷电机基本结构 2 1.2DSP在电机控制中的应用 2 2直流无刷电机控制系统 3 2.1控制系统的构成 3 2.2PID控制方式 3 2.3控制系统的硬件电路设计 4 2.4控制系统的软件设计 4 3总结 4 文2：基于DSP的直流无刷电机控制 5 1 引言 5 2 直流无刷电机控制系统硬件构造和发展问题 6 2.1 Nios内核程序设计 6 2.2 霍尔解码器的设计 6 2.3 直流无刷电机驱动核心设计 7 2.4 直流无刷电机发展面临的问题 7 3 结束语 8 参考文摘引言： 8 原创性声明（模板） 9 正文 基于DSP的直流无刷电机控制系统的分析 文1：基于DSP的直流无刷电机控制系统 1直流无刷电机 1.1直流无刷电机基本结构 关于直流无刷电机的基本结构，主要是由三部分组成，分别是电机本体、控制电路、传感器。直流无刷电机具有节能、易控制、调速性能好、出力大等优点，在工业控制领域得到了广泛的应用。直流无刷电机采用的电子换向器替代了传统直流电机的机械换向器，从而克服了电刷和换向器所引起的寿命短、产生火花、易受噪声污染等弊端。 1.2DSP在电机控制中的应用 20世纪80年代，数字信号处理技术开始应用于电机控制领域，DSP技术的应用使现代控制理论中先进而复杂的算法得以实现。DSP芯片集成度高，速度快，存储器容量大，更适用于电动机驱动控制。主要用来对电机转矩进行快速、高性能的控制。一方面DSP可以通过输入和反馈信号来改善噪声和不准确的信号，另一方面DSP可以在高级算法实时运用的基础上改善系统的控制性能，再有DSP自身具有的PWM产生模块可以方便且准确的产生PWM波形，它还具有与上位机通讯的SCI、CAN，事件捕获的CAP等等功能。随着DSP芯片集成了数模转换和脉宽调制等外围电路，一些专门用于电机控制的芯片相继诞生，比如TI公司的TMS320中F24xx，F28xx等。DSP芯片的飞速发展促进了无刷电机控制技术的发展与创新。本文介绍了一种基于TMS320F2812的直流无刷电机控制系统，并对其进行了详细的分析。 2直流无刷电机控制系统 2.1控制系统的构成 控制系统主要由DSP实现系统的控制。DSP通过检测位置霍尔传感器的信号，再根据换相逻辑来判断功率管的开通和关断顺序。直流无刷电机的转子所在位置不同，开关型位置霍尔传感器的信号也不同，每一个换相时刻有一个霍尔信号改变，且三个霍尔交替改变。DSP通过不同的霍尔信号判断当前电机转子的位置，再通过换相逻辑判断选用哪种PWM输出方式，以及该换相时刻给电机的哪一相送入正电流，哪一相送入负电流。再经反向驱动电路控制主回路功率管通断。 转矩的调节是DSP通过线性霍尔电流传感器输出的电压值判断当前实际输出的电流，并通过PID调节器，调节PWM占空比，以使实际的输出电流接近电流设定值，并且在设定电流值上下波动。 转速的判断是通过DSP在上一换相时刻到下一换相时刻的时钟周期个数，再乘以DSP的时钟周期，得出两个换相时刻之间的时间差，并且通过电机的结构判断此时转子转过的角度。由机械角度除以转过该角度所用的时间即得出电机的角速度。转速的调节是通过电机当前计算的角速度和转速的设定值，经过PID调节器，调节PWM输出的占空比，以达到转速调节的目的。 2.2PID控制方式 在模拟控制系统中控制器最常用的控制规律是PID，它根据设定值和实际值比较产生的偏差来调节输出量，使实际值接近设定值并且在设定值周围变化。它具有的比例环节能快速跟踪偏差，一旦产生偏差控制器立即动作使偏差减小；积分环节能消除静差，提高系统的无差度；微分环节能反应偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号变的太大之前提供一个有效的早起修正信号，加快系统动作速度，减少调节时间。如今随着数字计算机的应用，PID控制算法不仅可以用软件实现，而且可以利用计算机的逻辑功能使PID控制算法更加灵活。 2.3控制系统的硬件电路设计 本文采用的主控制芯片为TMS320F2812，F28x系列控制芯片包含用于电机控制的事件管理模块，因为该模块含有PWM发生器，并且具有可以避免驱动电路上下桥臂短路的死区控制功能，F2812是带有双事件管理器DSP的控制芯片，能够对多个电机或者逆变器同时控制。硬件电路主要包括六部分，时钟电路，调试接口和EMU信号电路，霍尔位置传感器检测电路，DSP供电电路，功率驱动电路，三相全桥逆变电路。 2.4控制系统的软件设计 控制系统分为转速