直流无刷电机转速控制软件设计开题报告

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1、 毕业设计开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 学学 院 、 系院 、 系 ： 信息与通信工程学院 电气工程系 专专 业业 ： 自动化 设设 计计 题题 目目： 直流无刷电机转速控制软件设计 指 导 教 师指 导 教 师 : 2012 年 03 月 15 日 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文 献综述： 文文 献献 综综 述述 1、直流无刷电机的介绍 直流无刷电机利用电子换向器取代了传统直流电机中的机械电刷和机械换向器，因 此不仅保留了直流电动机运行效率高和调速性能好等优点， 又具有交流电动机的结

2、构简 单、运行可靠、维护方便等优点。由于不受机械换向限制，易于做到大容量、高转速， 目前在航天、军工、数控、冶金、医疗器械等领域已得到大量应用。TMSF2812 DSP 是 TI公司新推出的基于 TMS320C2xx 内核的定点数字信号处理器 5。 器件上集成了多种先进的外设，具有灵活、可靠的控制和通信模块,完全可以采用单 芯片实现电机控制系统的控制和通信功能，使得电机控制系统简单化、模块化，为电机 及其他运动控制领域应用的实现提供了良好的平台 2。本文设计和实现了基于 TI 公司 TMS320F2812 DSP 芯片的无刷直流电机控制系统，整个系统结构紧凑，功能完善。实用 性新型无刷电机是与

3、电子技术、微电子技术、数字技术、自控技术以及材料科学等发展 紧密联系的。 它不仅限于交直流领域， 还涉及电动、 发电的能量转换和信号传感等领域。 在电机领域中新型无刷电机的品种是较多的，但性能优良的无刷电机因受到价格的限 制，其应用还不十分广泛 12。 2. 系统硬件设计 2.1控制部分硬件设计 控制板部分以 TMS320F2812为核心，加上一部分外围电路及接口构成。实现的主 要功能是控制指令的接收和执行，速度信号的接收和计算处理，电流采样信号接收和转 换，速度闭环和电流闭环控制算法的执行等 9。 对电机的控制主要使用 F2812片上的两个电机控制专用外设EVA 和EVB。利 用通用定时器

4、T1配合 PWM 发生器来产生驱动功率器件所需的六路 PWM 信号，通过 GPIO 接口将三路电机霍尔传感器信号输入捕获单元，从而获取三个转子的位置，进而 控制电机的换相和进行电机转速的计算 1。 两个12位 AD 模块对相电流信号 Iphase 和输入的速度调节电压信号 Vref 进行转换 和存储，分别作为电流环的反馈信号和速度环的参考信号。通过片上的通用输入输出接 口（GPIO） ，实现与功率驱动部分的连接，输出启动停止信号，正反转信号，紧急制动 信号等，同时接收输入的保护信号，故障信号等。通过片上的 SCI模块实现与计算机的 通信，接收上位机的控制指令7。 2.2功率驱动部分硬件设计 功

5、率驱动部分的硬件电路，主要由前置驱动芯片和六个功率 MOSEFET 管组成， 实现对控制部分传送过来的换相信息的处理和 PWM 信号的隔离放大，控制功率 MOSFET 管的导通和关断，以此来控制电机的工作状态和速度。除此之外，还有电源 电路，电流检测电路，过流保护和紧急制动电路等辅助电路，以及与电机和控制板的接 口电路13。 前置驱动芯片采用的是 IR 公司的 MOSFET 驱动芯片 IR2131，具有集成度高、可 靠性好、速度快、过流欠压保护、调试方便等特点。IR2131 内部设计有过流、过压及 欠压保护3。 功率驱动电路采用24V 供电，驱动电路与电机的连接采用三相全桥方式，电机工 作在三

6、相六状态模式下。以任一时刻电机只有两相导通的方式来控制换流元件。PWM 调制的方式是软斩波方式，即导通时下桥臂功率管始终保持开状态，上桥臂功率管的开 关由 PWM 信号决定8。功率开关管采用 HITACHI 公司的集成功率开关器件6AM15， 其内部集成3个 N 型 MOSFET 管和 P 型 MOSFET 管，构成三相全桥功率开关电路14。 与采用六个分立 MOSFET 管相比，有利于提高集成度，减少电路板面积，增加可靠性。 每个 MOSFET 管自带超快恢复二极管，在 MOSFET 管关闭期间起反向续流作用11。 3.系统控制策略及软件设计 3.1系统控制策略 由无刷直流电机的数学模型可知， 其转速基本上跟电压成正比， 转矩基本上和相电 流成正比。为了达到控制精度和动态性能，本系统选用了转速、电流双闭坏调速系统。 电流环采用 PI调节器，速度环采用遇限削弱积分的积分分离 PI 控制算法。它具有良好 的起动和抗干扰性能，可以满足本系统的需要4。 3.2 软件设计 根据系统的控制策略，可以得出整个控制系统软件