搜索
1摘要介绍DSP的发展和在对电机控制方面的优势和电动机在控制领域的应用。着重说明了如何利用DSP来实现对直流电机,交流异步电机等的控制。因DSP具有灵活的指令集;内在的操作灵活性;高速的运算能力;改进的并行结构;有效的成本,使得TMS320系列成为很多处理应用的理想选择通过简单的介绍其控制电路的功能来详细说明了电动机专用DSP的应用。通过对电动机专用DSP的应用的分析来引出直流电动机的DSP控制,在此章中详细的描述了直流电动机的控制原理和直流电动机的DSP控制方法,包括硬件和软件上的配置等。描述了交流异步电动机的DSP控制。首先介绍了交流异步感应电动机变频调速原理,通过其原理引出SPWM的控制技术，然后用DSP系统来实现SPWM波的生成,从而起到利用DSP来控制交流异步电动机的转速控制。然后描述了永磁同步伺服电机控制。通过介绍矢量控制的基本原理来研究基于DSP的永磁同步伺服电机的控制包括硬件和软件部分。关键词:电动机；控制原理；DSP控制2目录摘要................................................................................................................................................1目录................................................................................................................................................2基于DSP的电机控制方法研究.......................................................................................................31.前言...........................................................................................................................................31.1课题背景.............................................................................................................................31.2研究意义.............................................................................................................................32.DSP系统在电机控制领域的应用...............................................................................................42.1TMS320F2812介绍............................................................................................................42.2拉制电路的功能.................................................................................................................52.3电机专用DSP的应用.......................................................................................................63.直流电动机的DSP控制..............................................................................................................73.1直流电动机的拉制原理.....................................................................................................73.2直流电动机的DSP控制方法及编程例子........................................................................93.2.1系统硬件设计..........................................................................................................93.2.2系统软件设计........................................................................................................103.2.3数字PI调节器的DSP实现方法.........................................................................113.3单极性可逆PWM系统DSP控制方法及编程例子......................................................134.永磁同步伺服电机控制..............................................................................................................144.1矢量控制的基本原理.......................................................................................................144.2矢量控制在三相永磁同步伺服电机中的应用...............................................................154.2.1系统组成................................................................................................................154.2.2硬件部分................................................................................................................154.2.3软件部分................................................................................................................165.总结.............................................................................................................................................17参考文献.........................................................................................................................................183基于DSP的电机控制方法研究1.前言1.1课题背景数字信号处理(DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。在通常的实时信号处理中,它具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点,这都是模拟系统所不及的。DSP的发展大致分为三个阶段:在数字信号处理技术发展的初期(二十世纪50一60年代),人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。直到70年代,有人才提出了DSP的理论和算法基础。一般认为,世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的528111979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980年,日本NEC公司推出的mPD7720是第一个具有硬件乘法器的用DSP芯片,从而被认为是第一块单片DSP器件。随着大规模集成电路技术的发展,1982年美国德州仪器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32OIO及其系列产品,标志着实时数字信号处理领域的重大突破。TI公司之后不久相继推出了第二代DSP芯片TMS32O20!TMS32OC25/C26/C28第三代DSP芯片MS320C30/C31/C32。90年代DSP发展最快,Tl公司相继推出第四代DSP芯片TMS320C40/C44第五代DSP芯片TMS320CSX/C54X!第二代DSP芯片的改进型TMS320CZXX集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320CSX,以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67x等随着CMOS技术的进步与发展,日本的Hitachi公司在1982年推出第一个基于CMOS工艺的浮点DSP芯片,1983年日本Fu8itsu公司推出的MB8764,其指令周期为120ns,且具有双内部总线,从而使处理吞吐量发生了一个大的飞跃而第一个高性能浮点DSP芯片应是AT&T公司于1984年推出的DSP32与其他公司相比,Motorola公司在推出DSP芯片方面相对较晚。1986年,该公司推出了定点处理器MC56001。1990年,推出了与工EEE浮点格式兼容的浮点DSP芯片MC96002。美国模拟器件公司(AD)在DSP芯片市场上也占有一定的份额,相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片ADSP2161/2162/2164以及ADSP2171/2181,浮点DSP芯片有ADSP2100O/21020ADSP21O60/21062等,自1980年以来,DSP芯片得到了突飞猛进的发展,DSP芯片的应用越来越广泛,并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。从运算速度来看MAC(一次乘法和一次加法)时IbJ已经从20世纪80年代初的40OnS(如TMS320lO)降低到IOns以下(如TMS320C54X、TMS320C62X/67X等),处理能力提高了几十倍。DSP芯片内部关键的乘法器部件从1980年占模片区(diearea)的40%左右下降到506以下,片内RAM数量增加一个数量级以上。DSP芯片的引脚数量从1980年的最多64个增加到现在的200个以上,引脚数量的增加,意味着结构灵活性的增加,如外部存储器的扩展和处理器间的通信等。1.2研究意义目前,工业用电的三分之二为电机所消耗,而在居民用电中这一比例亦高达四分之一,有4鉴于此,电机的效率问题继续受到更大的关注标准的电机应用完全能以更高的能量效率运行,就电能到机械能的转换而言,大多数电机的效率较低。这意味着它们浪费了大量的能量,以发热的形式散失掉,而未能变换为有用的机械能。此外,既然一个未受控制的电机必须克服瞬态机械负载的