电机控制的DSP软件框架.
DSP的异步电动机控制系统具体介绍(精)

DSP的异步电动机控制系统具体介绍1 异步电机控制的数学模型鼠笼式异步电机在d,q两相同步旋转坐标系下的数学模型的电压方程为:其中:usd和usq分别为d,q旋转坐标系下的定子电压;isd和isq分别为d,q旋转坐标系下的定子电流;ird和irq分别为d,q旋转坐标系下的转子电流;Rs和Ls分别为定子绕组的电阻与自感;Rr和Lr分别为定子绕组的电阻与自感;Lm为定转子互感;P为微分算子;ω1为同步旋转角频率;ωs为转差角频率;将转子磁链矢量定在d轴方向上,可以推导出转子磁链为:其中:Tr为转子时间常数。
由式(2)可见,调节定子电流的isd分量可以调节转子磁链ψr,而当保持该定子电流磁通分量不变时,转子磁通保持不变。
其转矩方程为:其中:Te为电磁转矩;np为电机的极对数;由式(3)可见,控制定子电流isq分量可以控制电机的电磁转矩Te,通过该转矩分量可以调节电机的转速。
该控制系统采用双闭环结构,图1所示是其控制系统结构原理图。
该控制系统所检测的两相定子电流经Clarke与Park变换后可产生转矩电流分量和励磁电流分量,然后结合检测转速并通过电流模型计算坐标变换所需的磁链角。
检测转速与给定转速误差经PI调节后将生成转矩给定值。
转矩电流分量与励磁电流分量的误差经PI调节可产生u小M。
给定值,并在通过旋转坐标变换后输入SVPWM模块以产生6路PWM波,从而控制逆变器。
2 SVPWM原理电压空间矢量PWM技术是SPWM技术与电机磁链圆形轨迹直接结合的一种方法。
它从电动机角度出发,直接以电动机磁链圆形轨迹控制为目的,该方法不仅在控制上与SPWM的效果相同,而且更直观,物理意义更明晰,实现起来也很方便。
SVPWM调制方法是利用交替使用不同的电压空间矢量(六个基本电压矢量和两个零矢量)合成实现的。
参考矢量合成规则是:由当前参考矢量所在扇区的两个电压矢量分别作用一定时间合成所得。
为了补偿参考矢量的旋转频率,设计时需要插入零矢量。
利用DSP实现的步进电机控制器的设计

利用DSP实现的步进电机控制器的设计数字信号处理(Digital Signal Processing,简称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。
20世纪60年代以来,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。
数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息,来处理现实信号的方法,这些信号由数字序列表示。
在过去的二十多年时间里,数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。
德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。
TMS320LF2407是TI公司主推的一种高性能、低价格DSP处理器,其处理速度达到30 MIPS,片内处理集成RAM、Flash及定时器外,还集成了A/D转换器、PWM控制器及CAN总线控制器等模块,特别适合于电机、电源变换等实时要求高的控制系统。
但是通常设计DSP程序的方法是,在DSP的集成开发环境CCS中用C语言设计,需要花费大量的时间用来编写和输入程序代码。
在Matlab中用图形化的方式设计DSP的程序,能够缩短产品的开发时间。
本文所介绍的是一种基于TMS320LF2407实现的步进电机控制系统的设计。
1 系统硬件构成整个系统分为五个部分组成:DSP中央控制器TMS320LF2407,步进电机及驱动,光电编码器,键盘及液晶显示部分,以及整个系统的外围电源电路及看门狗复位电路组成,。
在这个系统设计中,由键盘设定给定转速(位置),通过中央控制器TMS320LF2407来产生PWM脉冲信号来控制步进电机的转速(位置),可以采用光电编码器对步进电机的转速(位置)进行采样检测实现闭环控制,也可以采用开环控制无需转速(位置)信号,以上过程中的多个变量、参数可以在液晶显示屏上得到直观地反映。
整个硬件结构简单直观,中央控制器TMS320LF2407还剩余丰富的I/O及中断资源,在此设计基础上具有一定的扩展空间。
采用DSP的多电机同步控制系统

t e a p o r t o t lag r h t c iv i g e DS y c r n u o t lo u t r y s e d a d p st n h p rp a e c n r l o t m o a h e e a sn l P S n h o o s c n r ff rmo o sb p e n o i o . i o i o o i T i y t m o a e t ii l o to y t m n S + F GA C L c nr ls s m a n d a tg s i h s s se c mp r d wi dg t n r l se a d D P h ac s P / P D o t y t h sma y a v n a e ,sm— o e p e sr cu e,r a-i e n c n a s lw a d t e d v l p n y l h re sg e t . i tu t r e l me d ma d s a d li o n h e eo me t ce s o tn r al t c y
S n h o o s Co t olS se f r M u t S r o t r i g On P y c r n u n r l y t m o l e v mo o sUsn e DS i
Z HU ig. Z NG Ja n HA in
( c ol f lc cl n n r ai nier g J ns nvr t, hni g2 2 1 , hn ) S ho o et a adIf m t nE g e n , i guU i s y Z ej n 10 3 C ia E r i o o n i a ei a
DSP控制直流电动机的嵌入式软件设计

De in o mb d e o t r o tol g DC o o sn P sg f e e d d s fwa e c n r l n i m t r u i g DS
S N a ,C N G agj ,X E Y n - O G N n HE u n-u I o g ̄ (c ol fA t tn E g er gU iesy o lc oi Sine adT c nlg ,h nd 10 4 C i ) Sho uo i ni ei , nvri fEe t ncc ec n e hooyC eg u 60 5 ,hn o mao n n t r a
M d ltn 简称 P ou i , ao WM) 控制方式 已经成为绝对主流。这种控制方式 已作为直流电动机数字控制的基础。 关键词 : 直流电动机 ; 嵌入 式系统软件 ; S ; 宽调制 ; D P脉 比例积分调节
中图 分 类号 :P 6 . T 3 81 文献标识码 : A 文 章 编 号 :6 2- 8 (0 7 0 - 12 0 1 7 - 94 2 0 )6 0 0 - 4 - 4
W i t Mo u a o 1 c n r l n n r b u i g w t h o e e ie h s g i e i o n t n h s o t l ma n r dI l d t n o t ma e y sn s i p w r d vc s a a n d t d m a o .T i l i o c s i i c n r n e o h s ar a y b c me t e f u d t n o t r d gt o t l n . a e d e o h o n a o f DC mo o i i c n r l g l i l a o i Ke r s DC moo ;E e d d s f a e Y wo d : tr mb d e o t r ;DS w P;P M:P D W I
电机控制的DSP软件框架

本文由天蝎gxye贡献 ppt1。
电机控制的DSP软件框架 1、电机控制的知识背景 2、V/F控制 3、矢量控制(FOC) 3.1矢量控制是独立控制交流电机转矩与磁通的一种控 制方法 3.2直接磁场定向控制(FOC)是通过磁通估计或测 量直接测量转子磁通转角的一种方法 3.3间接磁场定向控制(FOC)是通过测量速度等间 接计算转子磁通转角的一种方法 问:为什么电机数字控制对CPU运算能力提出了严峻挑 战? 电机控制的DSP软件框架 ? ? 芯片功能:把所有电机控制功能集成在一个芯片中成为一个控制器 (1)通信协议栈(2)速度设定规划(3)磁通估计(4)对象辨识(5)磁场定向控制 问:为什么工程实际中偏向采用单个CPU而不是多个CPU并行处理? 电机控制的DSP软件框架 2、电机控制原理描述—交流永磁同步有速度传感器 ? 交流电机控制的复杂性:频率可变的功率变流器、电机复杂的动态特性、 电机参数的变化、含有谐波反馈信号的处理,庞大复杂的人机接口 ? 问:应该怎样看待与处理实际电机控制的复杂性? 电机控制的DSP软件框架 电机控制的流程图描述—交流异步无速度传感器—用流程 图表示控制机理与方法 ? 问:流程图的本质是什么? 电机控制的DSP软件框架 ? ? ? 3、DSP控制软件模块结构图 3.1、控制流程图模块与软件流程图模块的一一对应 3.2、面向对象的软件开发方法—处理软件复杂化的最佳方法 问:控制流程图模块与软件流程图模块一一对应的好处是什么? 电机控制的DSP软件框架 同步电机矢量控制软件模块结构图 ? 问:精确划分软件算法模块的好处? 电机控制的DSP软件框架 4、DSP软件的层次结构—四层或五层,面向对象的软件 架构 ? 问:层次结构与软件内部解耦的关系? 电机控制的DSP软件框架 5、基本的Q-MATH 库与虚拟浮点运算 ? (1)TMS320C28X IQmath库是高度优化与高精 度的算术函数库,可以无缝地把浮点数运算转换 为TMS320C28X定点数。
DSP在电机控制系统中的应用

2. 1启动控制 晶闸管控制着系统的启动,是电机控制系统的开
关,电机的端电压除了与功率因数有关,还与触发角有 着密切联系,但是端电压和控制角之间缺少相同的控 制属性。PID控制算法简单、实用性强、应用广泛,控 制参数之间没有关联,且参数计算简单,实践和理论证 明,其是最优控制器。使用PID控制电机启动,应用其 自动化调整功能,对控制参数出现的偏差进行调整,根 据电机参数变化,调整电机控制策略,保证电机稳定运 行,可实现DSP控制系统的智能化控制。电机启动有 两种,即限流和全压。限流启动的原理是将PID控制 应用于电机控制系统,通过调整电机允许的最大电流, 来控制电机启动,当PTD控制接收到电流处于稳定值 的反馈信号后,结束启动控制。全压启动的原理是控 制角的触发脉冲快速增长至最大值,同时端电压增长 至给定值,电机控制系统中的过电流需设置较高,一般 为给定值的5倍,当电机内的启动电流超过系统的过 电流给定值时,PID控制启动,通过降低电机电流,进 行电机启动控制。 2.2停车策略
DSP控制系统通过编写的程序,判断电机的运行 状况,并发出控制指令,由PWM信号输出端口输出调 制的脉冲,形成晶闸管触发脉冲,然后输入到光耦合器 件,经过反相器处理后,使触发信号放大,进入脉冲变 压器,实现DSP对晶闸管的控制。
3结语
DSP技术作为一种新型技术,通过对电压和电流 信号的采集和处理运行编写的程序,对电机进行启动、 停车处理,提升了电机整体性能,促进了电机控制系统 的智能化发展。DSP电机控制系统具有自动检测功 能,可判断电机启动状态,保证电机正常启动,实时监 管电机运行过程中电压和电流的波动情况,当发现异 常后,及时进行调整,维护电机稳定、安全运行,提升电 机运行效率。
(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)
基于TI2812DSP的无刷直流电动机控制软件设计

三江学院本科毕业设计(论文)题目基于TI2812 DSP的无刷直流电动机控制软件设计电气与自动化工程学院院电气工程及其自动化专业学号B05071006学生邢小强指导教师熊田忠起讫日期2009年2月23日至2009年5月25日设计地点L422摘要无刷直流电机既具有直流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,还具备交流电机运行效率高、无励磁损耗及调速性能好等诸多优点,现已广泛应用于工业控制的各个领域。
本文在对无刷直流电动机调速系统的发展及应用综述的基础上,介绍了采用DSP芯片对无刷直流电动机进行换向与转速控制的微机控制系统。
文中给出了系统的总体设计方案,分析了无刷直流电机的工作原理、控制电路、驱动电路,提出了软件控制无刷电机的策略。
阐述了软件框架的基本结构以及各个模块的具体设计方法。
文中还对DSP芯片(TMS320F2812)进行了一些介绍。
最后运用实际的硬件平台以及上位机软件(LabVIEW)对无刷直流电动机进行监控,证明了该系统工作良好,达到了预期目标。
关键词:无刷直流电动机,DSP芯片,软件控制AbstractBrushless DC motor with a DC motor is simple in structure, reliable operation, easy maintenance, such as a series of advantages, also has high efficiency AC motor run, no excitation loss and good speed, and many other advantages, has been widely used in various industrial controlfield.This article in the brushless DC motor speed control system overview of the development and application on the basis of the paper introduces the DSP chip on the exchange of brushless DC motor and speed control to the Microputer Control System. In this paper, the overall design of the system program, analysis of the brushless DC motor working principle, control circuit, driver circuit, a software strategy for brushless motor control. Framework set out the basic structure of software modules, as well as the specific design methods. The article also DSP Core (TMS320F2812) to introduce a number.Finally, the use of the actual hardware platform, as well as PC software (LabVIEW) for brushless DC motor control, show that the system is good, reaching the target.Keywords: brushless DC motor, DSP chips, Control Software目录第一章绪论- 1 -1.1 无刷直流电动机的发展现状- 1 -1.2 DSP与无刷直流电动机的联系- 2 -1.3 本文研究的容- 3 -第二章无刷电动机的结构及工作原理- 3 -2.1无刷直流电动机的结构- 3 -2.2无刷直流电动机的工作原理- 4 -第三章电机控制中的DSP的特点和选择- 6 -3.1 TMS320F2812的简介- 6 -3.2电机控制中的DSP的特点- 8 -3.3 DSP软件设计特点- 10 -3.3.1 DSP开发环境CCS2000- 10 -3.3.2 C语言与汇编语言的分析比较- 10 - 第四章电机控制中的DSP软件设计- 11 -4.1 各模块的程序及说明- 11 -4.1.1系统时钟的初始化模块- 11 -4.1.2 事件管理器EV的初始化模块- 12 -4.1.3 串行通讯SCI的初始化模块- 15 -4.1.4 输入捕捉(CAP)中断- 16 -4.1.5定时器T1- 19 -4.1.6 DSP与上位串口通信协议- 19 -4.2 DSP程序的总体框架- 21 -第五章结论及展望- 21 -5.1 结论- 21 -5.2 展望- 22 -参考文献- 22 -致- 23 -第一章绪论1.1 无刷直流电动机的发展现状直流电动机具有很多优点,如优秀的线性机械特性、宽的调速围、大的起动转矩、简单的控制电路等,长期以来一直广泛地应用在各种驱动装置和伺服系统中。
基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计共3篇

基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计共3篇基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计1基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计随着现代电子技术的发展,控制技术逐渐成为重要的研究领域。
永磁同步电机作为一种高效、稳定的电机,已经得到广泛应用。
而矢量控制技术,则可实现对永磁同步电机的精确控制,提高其效率和稳定性。
本文,我们将介绍基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计。
从系统架构、控制算法、硬件设计以及实验测试等方面,详细探究其原理和实现方法。
一、系统架构永磁同步电机矢量控制系统主要由两部分组成:控制器和电机。
其中,控制器采用DSP作为核心,运行矢量控制算法,将电机转速、位置等信息输入进行控制。
电机由永磁同步电机、驱动器和传感器组成。
二、矢量控制算法矢量控制算法主要包括两种:基于空间矢量分解的矢量控制和基于旋转矢量的矢量控制。
其中,基于空间矢量分解的矢量控制是通过将电机的空间矢量分解为定子和转子磁链矢量,控制其大小和相位差来实现永磁同步电机的转矩和转速控制;基于旋转矢量的矢量控制则是通过构建一个旋转矢量,并控制其与电机运动的相对位置来实现对电机的精确控制。
三、硬件设计在硬件设计方面,我们采用了一种小型化的设计方案,将DSP 与其他电路集成在一起,便于控制和维护。
电机驱动器采用了3相全桥逆变器,可实现对电机的相位和大小控制。
传感器为霍尔传感器,并通过反馈控制将电机转速等信息输入到控制器中。
四、实验测试为了验证所设计的永磁同步电机矢量控制系统的有效性,我们进行了实验测试。
通过转速和转矩测试,得到了电机在加速、减速、负载改变等情况下的运行特性。
实验结果表明,所设计的永磁同步电机矢量控制系统具有较高的控制精度和稳定性。
五、结论综上所述,基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计可实现对永磁同步电机的精确控制,提高其效率和稳定性。
对于电机控制领域的研究和应用具有一定的参考和借鉴价值本文介绍了基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计。
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PWM驱动模 块 PWM_DRV
PWM3 PWM4 PWM5 PWM6
数字PID运 算模块 PID_REG3
Fdb
数字PID运 算模块 PID_REG3
Out
MfuncPeriod Angle
逆变器
Qs
Ds
Park变换 模块 PARK
Alpha Angle Beta
Alpha Beta
Clark变 换模块 CLARK
增量式开发便于系统化测试
问:实际项目的开发过程是怎样的?
电机控制的DSP软件框架
• 电梯专用变频器软件系统设计与开发
用层次化观点分析电梯变频器的功能需求。软件采用四层递阶层次结构, 即某一层只能被其上层调用,而每一层中的大模块组是平行的,同一层模 块之间无耦合关系,从而实现软件功能的并行扩展。设计软件模块的基本 准则是模块间尽可能无耦合关系。 (1)DSP硬件外设管理层 由于TMS320F2811的外设编程十分复杂,而且保持软件对硬件平台的兼容 性在软件的整个生命周期至关重要,所以DSP硬件外设管理层设计的首要 任务是实现分割软件模块的硬件相关性,使上层软件模块独立于硬件。 问:实际软件还有哪些部分要仔细考虑,真实的电机控制软件是怎样的?
ElecTheta DirectionQep
QEP_A
QEP编码器 模块 QEP_DRV
QEP_B QEP_Z
Q E P
PMSM
• 4、DSP软件的层次结构—四层或五层,面向对象的软件 架构 • 问:层次结构与软件内部解耦的关系?
电机控制的DSP软件框架
电机控制的DSP软件框架
• 5、基本的Q-MATH 库与虚拟浮点运算 • (1)TMS320C28X IQmath库是高度优化与高精 度的算术函数库,可以无缝地把浮点数运算转换 为TMS320C28X定点数。定点运算达到最快的运 算速度,以满足实时系统的要求。IQmath库远比 标准C函数库快,同时运算精度也有保证。 • (2)基于IQmath库开发应用算法程序 • 问:为什么实际实时应用中偏好采用IQmath库?
电机控制的DSP软件框架
1、电机控制的知识背景 2、V/F控制 3、矢量控制(FOC) 3.1矢量控制是独立控制交流电机转矩与磁通的一种控 制方法 3.2直接磁场定向控制(FOC)是通过磁通估计或测 量直接测量转子磁通转角的一种方法 3.3间接磁场定向控制(FOC)是通过测量速度等间 接计算转子磁通转角的一种方法 问:为什么电机数字控制对CPU运算能力提出了严峻挑 战?
IdRef SpeedRef Ref Ref Fdb
数字PID运 算模块 PID_REG3
Out Ds
Alpha
Ualpha
Ta MfuncC1
PWM1 PWM2
Qs Out Ref Fdb
Park逆 变换模块 I_PARK
Beta
Ubeta
SVPWM生 成模块 SVGEN_DQ
Tb Tc
MfuncC2 MfuncC3
电机控制的DSP软件框架
• • • • 3、DSP控制软件模块结构图 3.1、控制流程图模块与软件流程图模块的一一对应 3.2、面向对象的软件开发方法—处理软件复杂化的最佳方法 问:控制流程图模块与软件流程图模块一一对应的好处是什么?
电机控制的DSP软件框架
• 同步电机矢量控制软件模块结构图 • 问:精确划分软件算法模块的好处?
电机控制的DSP软件框架
• 7、DSP外设的驱动软件库 • 明确区分外设相关与无关模块使软件易于移植 • 在软件的移植过程,需要清楚知道软件模块与DSP外设的 关联性,通过分割与割离外设相关性,使软件移植的风险 与调试工作量最小 • 举例:PWM信号调制算法与实际PWM产生外设分离。信 号调制算法是纯数学的,实现调制函数。它与PWM载波 频率、对称与非对称模式、死区、预分频等硬件特性无关。 • 程序举例 • 问:软件移植性与硬件升级换代?开发的起始点?
设备运行逻辑管理层
设备模式
模式状态
Hale Waihona Puke 控制策略组态用户接口管理层
基于CAN总线的功能扩展
数字式操作器管理
输入/输出可编程逻辑宏
功能算法模块层
虚拟浮点运算
基本数字信号处理模块
电机辨识与控制模块
DSP硬件外设管理层
ADC_DRV
CAN_DRV
SVPWM _DRV
电机控制的DSP软件框架
• 电机控制的流程图描述—交流异步无速度传感器—用流程 图表示控制机理与方法 • 问:流程图的本质是什么?
电机控制的DSP软件框架
• • • 芯片功能:把所有电机控制功能集成在一个芯片中成为一个控制器 (1)通信协议栈(2)速度设定规划(3)磁通估计(4)对象辨识(5)磁场定向控制 问:为什么工程实际中偏向采用单个CPU而不是多个CPU并行处理?
电机控制的DSP软件框架
• 2、电机控制原理描述—交流永磁同步有速度传感器 • 交流电机控制的复杂性:频率可变的功率变流器、电机复杂的动态特性、 电机参数的变化、含有谐波反馈信号的处理,庞大复杂的人机接口 • 问:应该怎样看待与处理实际电机控制的复杂性?
• 具体软件对象介绍 • 问:在CCS中如何实现OOP? • (1)空间矢量脉宽调制算法
具体对象SVGEN_MF描述
电机控制的DSP软件框架
• 具体软件对象介绍 • (2)全比较方式PWM驱动对象 • 问:应该怎样建立对象开发文档?
具体对象FC_PWM_DRV描述 (3)ADC对象
电机控制的DSP软件框架
• 8、电机控制算法模块对象 • 重用性、兼容性、可预测性与扩展性 • (Reusability,Compatibility,Predictability and Expandability) • 软件实例: • 问:什么是面向对象的软件开发方法?OOP?
电机控制的DSP软件框架
电机控制的DSP软件框架
• • • 9、DSP实时控制软件的多任务性 嵌入式实时操作系统与基于中断的实时多任务机制 问:为什么不基于DSP/BIOS开发电机控制程序?
电机控制的DSP软件框架
• 10、DSP软件的增量式开发方法 里程碑式的软件开发方法----微软的秘 密 软件的开发与测试是内嵌的
增量式开发依赖于软件的模块化设计
As ImeansA Bs ImeansB Cs ImeansC VdcMeans
线电流和 直流母线 电压测量 模块 ILEG2_DC BUS_DRV
ADCIN_Ia ADCIN_Ib ADCIN_Ic ADCIN_DC
Speed
电机转速 计算模块 SPEED_FR Q
ElecTheta DirectionQep