19 第十九讲 直流电机--手把手教你学DSP之入门篇
直流电机的工作原理 ppt课件
整体叫换向器。换向器固定在转轴上， ❖ 电且刷与202—0转/11— 轴/29 相与互换绝向缘器。滑（动转接子触），使旋转的电路与外界静止的电7
路相连接。 （定子）
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
1 1
2
2020/11/29
8
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
通电直导线的磁场
通电螺旋管的磁场
2.磁通Φ：垂直穿过某一截面s的磁感应强度B的通量。
2020/11/29
Φ=B•S
2
3.磁场强度H：描述磁场强度和方向的辅助物理量。 B=μ•H
4.磁势F：电流产生磁势，磁势建立磁场。
F=N• I
5.磁链
ψ=N• Φ
2020/11/29
3
（二）常用的基本电磁定律 1.全电流定律
2020/11/29
电压： A+ B-
11
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
2020/11/29
b v aA负2载源自1 Bnd
v c
无e
4
12
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
1
2
2
1
1 感应电流方向：
b →a , c →d 电202压0/11：/29 A+ B-
要维持电动机状态，外部输入 电动势必须大于电枢内部切割运动 产生的感应电动势。
Te
1 2
e v
i
i e
v
2020/11/29
任意一个闭合回线上的总磁压，等于被这个 闭合回线所包围的面内穿过的全部电流的代数和， 这个规律称为全电流定律。
DSP入门教程
献给初学者－DSP入门教程helloDSP论坛前言：此资料也是来源于网络，并不是我们原创，但是希望这些资料能够给初学DSP的朋友们一点帮助，也希望你们能够把这里当成是你们学习DSP技术的一个家园，让我们携手共建，为更多的朋友创造学习的条件～1、TI DSP的选型主要考虑处理速度、功耗、程序存储器和数据存储器的容量、片内的资源，如定时器的数量、I/O口数量、中断数量、DMA通道数等。
DSP的主要供应商有TI，ADI，Motorola,Lucent和Zilog等，其中TI占有最大的市场份额。
TI公司现在主推四大系列DSP1）C5000系列（定点、低功耗）：C54X，C54XX，C55X 相比其它系列的主要特点是低功耗，所以最适合个人与便携式上网以及无线通信应用，如手机、PDA、GPS等应用。
处理速度在80MIPS-- 400MIPS之间。
C54XX和C55XX 一般只具有McBSP同步串口、HPI并行接口、定时器、DMA等外设。
值得注意的是C55XX提供了EMIF外部存储器扩展接口，可以直接使用SDRAM，而C54XX则不能直接使用。
两个系列的数字IO都只有两条。
2）C2000系列（定点、控制器）：C20X，F20X，F24X，F24XX ，C28x该系芯片具有大量外设资源，如：A/D、定时器、各种串口（同步和异步），WATCHDOG、CAN总线/PWM发生器、数字IO脚等。
是针对控制应用最佳化的DSP，在TI所有的DSP中，只有C2000有FLASH，也只有该系列有异步串口可以和PC的UART 相连。
3）C6000系列：C62XX，C67XX，C64X 该系列以高性能著称，最适合宽带网络和数字影像应用。
32bit，其中：C62XX和C64X是定点系列，C67XX 是浮点系列。
该系列提供EMIF扩展存储器接口。
该系列只提供BGA封装，只能制作多层PCB。
且功耗较大。
同为浮点系列的C3X中的VC33现在虽非主流产品，但也仍在广泛使用，但其速度较低，最高在150MIPS。
DSP 入门指导
学习经典感受：我的学习经验――如何掌握DSP作者：时间：2006-12-13 来源: 浏览评论推荐给好友我有问题个性化定制关键词：DSP1．接触DSP在参加过一次社会上多的尽乎到了泛滥地步的"DSP xxx"培训班之后,我"自信"已经具备DSP工程师资格,便欣喜若狂跑道书店买了一本名为"DSP xxx应用"的书，作者叫xxx，并且是这个领域的牛人，这本书确实是很出色的书籍。
但是当时，对于我这个对DSP一窍不通、刚刚入门的人来说却建立了一个错误的概念——DSP是个很容易的领域，只要培训一下,再稍微看看书，就可以成为专家。
所以，现在看来，这些都是误导,我认为学习DSP技术应该分为两个阶段，第一阶段学习DSP技术基础概念；第二阶段学习DSP 技术的行业应用。
那本"DSP xxx应用"的书，它更适合书名应叫做“DSP中的数学或物理运用”...什么的。
2．购买DSP学习套件有了兴趣，就要去学习，于是我撺掇领导批准购买了DSP学习入门套件（DSK），许多公司均有销售，如TI等，大概是需要3000－4000人民币。
买后不久，我就发现，这种套件对于我来说一点用处都没有。
因为我的基础知识实在是太差了。
这些套件对于我来说，只是另一种涵义的PC机及一些外围设备，想要懂的这些东西，我就需要去读更多的相关书籍，这时，很难没有想要放弃的念头，我开始有点畏惧DSP这种技术，门槛太高了。
可是，我不能放弃，我已经投入了许多的金钱和时间，我不想丢掉这4000元钱，也不能对领导没有交待。
事实上，我没有想到，我将付出更多的钱和时间去学习。
3．再次参加培训班，再次购买DSP书籍在我就感到了无助，困惑之际。
我又想到了放弃。
虽然我的数学还算不错，但其中遇到的一些问题在我思考后，还是无法解决，我越来越畏惧DSP了。
于是,我开始在“google"上搜索DSP培训相关的信息，终于发现闻亭公司“DSP培训中心”的教程和内容正是我一直寻找的东西。
DSP的直流电机控制设计解读
摘要近年来，随着新一代电力电子器件和微处器的推出，以及精确的电机模型和各种先进的控制策略的提出，极大的促进了电机控制的发展，使得精度高、调速范围宽、控制性能好的电机控制系统的实现成为可能。
本文以直流电动机为被控对象,以TMS320C5402为处理器，设计了直流调速系统的主电路，完成了调制程序的编写。
并且设计了显示电路，完成了数据向主控制芯片的传送，实现了数据的交流。
采用了一种基于DSP芯片TMS320C54的PWM波形产生方法，用这种方法获得的 PWM信号的稳定性和精确性优于用模拟电路和专用集成电路产生的PWM信号。
并介绍了PWM原理及其在DSPTMS320C54芯片为核心的控制系统中的应用。
关键词数字信号处理（DSP）控制器PID算法直流电机目录摘要 ......................................................................................................................................... - 1 - 第一章前言.............................................................................................................................. - 3 -1.1 工程设计内容及要求................................................................................................. - 3 -1.2 工程设计目的............................................................................................................. - 3 -1.3 工程设计设备环境..................................................................................................... - 3 - 第二章基础知识介绍.............................................................................................................. - 4 -2.1直流电机的调速方法.................................................................................................... - 4 -2.2 数字PID调节器的DSP实现..................................................................................... - 5 - 第三章系统的硬件设计........................................................................................................ - 10 -3.1 整体设计思想........................................................................................................... - 10 -3.2 基本硬件组成........................................................................................................... - 10 -3.3 TMS320C5402 DSP 芯片简介................................................................................ - 12 -3.3.1 TMS320C54X的基本结构........................................................................... - 12 -3.3.2 TMS320C54X DSP 的中断系统.................................................................. - 12 - 第四章系统的软件设计........................................................................................................ - 15 -4.1 程序设计思路........................................................................................................... - 15 -4.2 PID增量型控制算法的实现 ................................................................................... - 15 -4.2.1 主程序设计.................................................................................................... - 15 -4.2.2 INT0中断子程序设计 .................................................................................. - 16 -4.2.3 TINT0中断子程序设计................................................................................ - 16 -4.3 PID算法的改进——积分分离 ............................................................................... - 18 - 第五章系统调试步骤及调试结果分析................................................................................ - 19 -5.1 系统调试步骤........................................................................................................... - 19 -5.1.1 实验前准备工作.............................................................................................. - 19 -5.1.2 实验操作步骤................................................................................................ - 19 -5.2 调试结果分析........................................................................................................... - 20 - 第六章工程设计总结............................................................................................................ - 21 -6.1 心得体会................................................................................................................... - 21 - 参考文献.................................................................................................................................... - 21 - 附录1 系统原理图................................................................................................................. - 22 -第一章前言1.1 工程设计内容及要求DSP教学实验系统的研究与开发：直流电机控制。
基于DSP的无刷直流电机控制方法
算法精度
改进算法，提高控制精度，减小 电机运行过程中的误差，提升电 机性能。
鲁棒性增强
增强控制算法的鲁棒性，减小外 部干扰对电机性能的影响，提高 系统的稳定性。
硬件设计优化
电路板布局优化
合理布置电路板上的元器 件，减小信号传输延时和 干扰，提高信号质量。
电源管理优化
优化电源电路设计，提高 电源稳定性和效率，降低 电源噪声对控制系统的影 响。
基于DSP的无刷直流电机控 制方法
汇报人： 2024-01-01
目录
• 引言 • 无刷直流电机原理 • DSP技术基础 • 基于DSP的无刷直流电机控制
方法 • 优化与改进 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
研究背景
随着工业自动化和智能化的快速发展，无刷直流电机（BLDCM）因其高效、节能、高可靠性等优点 ，在许多领域得到了广泛应用。为了实现无刷直流电机的精确控制，需要研究先进的控制策略和方法 。
直流电机的控制中。
研究趋势
随着人工智能和机器学习技术的不断发展，基于深度学习、强化学习等机器学习算法的 无刷直流电机控制方法成为新的研究趋势。这些方法能够实现对电机的自适应、自主学 习控制，进一步提高电机的性能和智能化水平。同时，随着电力电子技术和传感器技术
的不断发展，无刷直流电机的控制精度和响应速度也将得到进一步提高。
定性。
无刷直流电机应用领域
01
02
03
工业自动化
无刷直流电机广泛应用于 各种自动化生产线、机器 人、数控机床等领域。
电动车
无刷直流电机在电动车领 域具有广泛的应用，如电 动自行车、电动摩托车、 电动汽车等。
家用电器
无刷直流电机也应用于家 用电器中，如空调、冰箱 、洗衣机等。
电机控制的DSP程序设计及CAN基础知识
电机控制系统程序设计
通信发送程序设计 在发送部分软件设计中，如果根 据状态寄存器的发送状态标志来 判断是否可以发送数据，那么当 CAN总线出现断路，然后又正常， 这时即便进行软件初始化，数据也无法正常发送，原因是该状态标志位无法通过软件进行初始化来进行复位，因此在软件设计时可以不考虑该状态标志位。
CAN总线基本概念
CAN总线线与
高速CAN（ CAN High Speed ）遵循标准ISO-IS 11898，用于位速率为125kbp
到1Mbps之间的高速总线。
低速CAN（ CAN Low Speed ）遵循标准ISO-IS 11519-2，用于位速率在125kbps
以下的低速总线。
CAN总线接口标准
DSP芯片简介
2.DSP的性能 DSP性能公式：CPU时间 = CPI × IC / 时钟频率 三个参数反映了与体系结构相关的三种技术。 (1).时钟频率反映了DSP实现技术、生产工艺和计算机组织。 (2).CPI是指令时钟数，反映了DSP实现技术、计算机指令集的结构和计 算机组织。 (3).IC是程序执行过程中所处理的指令数，反映了DSP指令集的结构和编 译术。 从目前情况来看，提高某一个参数指标，不会明显地影响其它两个指标。 这对于综合运用各种技术改进计算机系统的性能是非常有益的。
电机控制的DSP程序设计及CAN基础知识 姓 名：叶振锋 时 间：2009年3月26日 公 司：上海电驱动有限公司
旅游旅行攻略
CLICK TO ADD TITLE
01
概述
电机控制系统程序设计
03
电机控制系统结构图
子程序模块设计说明
05
电机控制系统动态结构图
软件设计与调试注意事项
《DSP原理及电机控制应用》课程设计-DSP直流电机调速课程设计
1、直流电机PWM调速原理介绍：调节PWM信号占空比。
可以调节直流电机速度（1）、直流电机调速原理：当改变励磁电流时，可以改变磁通量的大小，从而达到变磁通调速的目的。
但由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流和磁通量只能在低于其额定值的范围内调节，故只能弱磁调速。
而对于调节电枢外加电阻R 时，会使机械特性变软，导致电机带负载能力减弱。
当改变电枢电压，理想空载转速随电枢电压升降而发生相应的升降变化。
不同电枢电压的机械特性曲线相互平行，说明硬度不随电枢电压的变化而改变，电机带负载能力恒定。
当我们平滑调节他励直流电机电枢两端电压时，可实现电机的无级调速。
（2 ）、PWM基本原理：PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。
PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。
通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。
在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。
只要按一定规律，改变通、断电的时间，即可让电机转速得到控制。
设电机始终接通电源时，电机转速最大为V ,当我们改变占空比D：t／T时，就可以得到不同的电机平均速度，从而达到调速的目的。
严格地讲，平均速度与占空比D并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似地看成线性关系。
（3）、实现方法：PWM信号的产生通常有两种方法：一种是软件的方法；另一种是硬件的方法。
硬件方法的实现已有很多文章介绍，这里不做赘述。
本文主要介绍利用单片机对PWM信号的软件实现方法。
2、电路的工作原理及主要芯片的性能：（1）电路的工作原理图为：（2）L298N 的工作原理：L298N 是SGS公司的产品，其内部包含4通道逻辑驱动电路，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A 以下的电机口。
DSP的直流电机控制设计解读
摘要近年来，随着新一代电力电子器件和微处器的推出，以及精确的电机模型和各种先进的控制策略的提出，极大的促进了电机控制的发展，使得精度高、调速范围宽、控制性能好的电机控制系统的实现成为可能。
本文以直流电动机为被控对象,以TMS320C5402为处理器，设计了直流调速系统的主电路，完成了调制程序的编写。
并且设计了显示电路，完成了数据向主控制芯片的传送，实现了数据的交流。
采用了一种基于DSP芯片TMS320C54的PWM波形产生方法，用这种方法获得的 PWM信号的稳定性和精确性优于用模拟电路和专用集成电路产生的PWM信号。
并介绍了PWM原理及其在DSPTMS320C54芯片为核心的控制系统中的应用。
关键词数字信号处理（DSP）控制器PID算法直流电机目录摘要 ......................................................................................................................................... - 1 - 第一章前言.............................................................................................................................. - 3 -1.1 工程设计内容及要求................................................................................................. - 3 -1.2 工程设计目的............................................................................................................. - 3 -1.3 工程设计设备环境..................................................................................................... - 3 - 第二章基础知识介绍.............................................................................................................. - 4 -2.1直流电机的调速方法.................................................................................................... - 4 -2.2 数字PID调节器的DSP实现..................................................................................... - 5 - 第三章系统的硬件设计........................................................................................................ - 10 -3.1 整体设计思想........................................................................................................... - 10 -3.2 基本硬件组成........................................................................................................... - 10 -3.3 TMS320C5402 DSP 芯片简介................................................................................ - 12 -3.3.1 TMS320C54X的基本结构........................................................................... - 12 -3.3.2 TMS320C54X DSP 的中断系统.................................................................. - 12 - 第四章系统的软件设计........................................................................................................ - 15 -4.1 程序设计思路........................................................................................................... - 15 -4.2 PID增量型控制算法的实现 ................................................................................... - 15 -4.2.1 主程序设计.................................................................................................... - 15 -4.2.2 INT0中断子程序设计 .................................................................................. - 16 -4.2.3 TINT0中断子程序设计................................................................................ - 16 -4.3 PID算法的改进——积分分离 ............................................................................... - 18 - 第五章系统调试步骤及调试结果分析................................................................................ - 19 -5.1 系统调试步骤........................................................................................................... - 19 -5.1.1 实验前准备工作.............................................................................................. - 19 -5.1.2 实验操作步骤................................................................................................ - 19 -5.2 调试结果分析........................................................................................................... - 20 - 第六章工程设计总结............................................................................................................ - 21 -6.1 心得体会................................................................................................................... - 21 - 参考文献.................................................................................................................................... - 21 - 附录1 系统原理图................................................................................................................. - 22 -第一章前言1.1 工程设计内容及要求DSP教学实验系统的研究与开发：直流电机控制。
无刷直流电机入门攻略
1. 无刷直流电机基础知识..............................................................................................................2 1.1 三个基本定则 ....................................................................................................................2 1. 左手定则 ......................................................................................................................2 2. 右手定则（安培定则一） ..........................................................................................3 3. 右手螺旋定则（安培定则二） ..................................................................................3 1.2 内转子无刷直流电机的工作原理 ....................................................................................3 1. 磁回路分析法 .....................................................................................................
dsp 直流电机
C语言实验报告直流电机一．直流电机的工作原理1．TMS320VC5509DSP 的McBSP 引脚：通过设置McBSP 的工作方式和状态，可以实现将它们当成通用I/O 引脚使用。
2．直流电机控制：2.1 直流电机的主流控制方式全控型的开关功率元件进行脉宽调制(Puls Width Modulation，简称PWM)。
2.2 PWM 调压调速原理直流电动机转速n 的表达式为：其中，U 为电枢端电压；I 为电枢电流；R 为电枢电路总电阻；Φ为每极磁通量；K 为电动机结构参数。
所以直流电动机的转速控制方法可分为两类：对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。
其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。
现在，大多数应用场合都使用电枢控制法。
绝大多数直流电机采用开关驱动方式。
开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM 来控制电动机电枢电压，实现调速。
电动机的电枢绕组两端的电压平均值Uo 为：式中α为占空比，α=t1/T占空比α表示了在一个周期T 里，开关管导通的时间与周期的比值。
α的变化范围为0≤α≤1。
由此式可知，当电源电压Us 不变的情况下，电枢的端电压的平均值Uo 取决于占空比α的大小，改变α值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就是PWM 调速原理。
2.3 PWM 调速方法在PWM 调速时，占空比α是一个重要参数。
以下3 种方法都可以改变占空比的值：⑴定宽调频法：这种方法是保持t1 不变，只改变t2，这样使周期T(或频率)也随之改变。
⑵调宽调频法：这种方法是保持t2 不变，只改变t1，这样使周期T(或频率)也随之改变。
⑶定频调宽法：这种方法是使周期T(或频率)保持不变，而改变t1 和t2。
前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率)，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起震荡，因此这两种方法用得很少。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
主 讲: 侯长波 策 划：张 勇 学习板：LT-DSP2812
力天电子版权所有 技术交流QQ群：31646346
第十九讲 直流电机
直流电机原理 电路设计 程序讲解
参考资料： 1、TMS320x281x Digital Signal Processors Data Manual.pdf 2、TMS320x281x Event Manager (EV) Reference Guide.pdf
版权：力天电子
直流电机模型
主讲人：侯长波
版权：力天电子
组成
直流电机主要由以下几个主要部分组成： 定子—定子是围绕电机轴（转子）安置的永久磁铁，它产生磁 场，又称主磁极。 转子—其结构是将单匝或多匝的线圈固定在中心轴上，又称绕 组，经过换向器的电流在线圈中不停交替方向，在洛伦兹力作用 下，线圈受到力的作用构成转矩通过轴输出。 换向器—换向器的结构是两个互相分开的固定在电机轴上的金属 板，用来给线圈交替供电。它们随着电机轴转动，和两个换向电 刷交替的接触，交换极性。 电刷—电刷是用于换向器或滑环上，作为导入导出电流的滑动接 触体。 注意：交流电机中没有换向器和电刷，因为它不需要利用分离式 结构来改变线圈中电流的极性。
版权：力天电子
主讲人：侯长波
PWM
主讲人：侯长波
版权：力天电子
支持 如果您在学习过程中，有任何问题， 欢迎登陆与我们联系！ 再次感谢您对力天电子的支持！
主讲人：侯长波
版权：力天电子
电机的规格。
主讲人：侯长波
版权：力天电子
电机规格
额定输入电压—电机正常的输入电压。 空载转速—电机的最高转速。 堵转转矩—电机无法转动时所对应的转矩，电机所能输 出的最大转矩。 输出功率—电机的最大输出功率。 空载电流—指电机在空载状态的输入电流。 转矩系数—电机在一定电流所产生的输出转矩 （N.m/A）。
主讲人：侯长波
版权：力天电子ຫໍສະໝຸດ 图片主讲人：侯长波
版权：力天电子
直流电机参数
电机的输入电压—电机工作的输入电压。 电机的转速—通常以r/min（转每分）。 电机的转矩—电机的输出转矩等于电流乘以转矩系数。 电机的输入电流—转矩越大，输入电流越大。
主讲人：侯长波
版权：力天电子
电机的工作原理
电机是把电能转换成机械能的设备。 电机之所以会转动，是由于一种洛伦兹力作用的结果。 洛伦兹力产生的机理是：当一段有电流通过的导体处于 磁场中时，导体就会受到力（洛伦兹力）的作用，其方 向与电流方向和磁场方向均保持垂直。
主讲人：侯长波
主讲人：侯长波
版权：力天电子
直流电机的控制
控制直流电机时，需加驱动电路，为直流电机提供足够 大的驱动电流。 采用单片机、DSP驱动直流电机时，一般是采用PWM （Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）。通过控制 PWM波形的占空比来实现转速的调节。占空比越大， 速度越快。PWM频率一般在20kHz左右。 软件延时。 定时器。 PWM控制器。
主讲人：侯长波
版权：力天电子
硬件电路
核心芯片：L298N 工作电压高，最高工作电压可达46V； 输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为 2A； 额定功率25W。 功能全面，可驱动两路直流电机或一路步进电机或四路 舵机。 提供保护电路，采用8个续流二极管，工作稳定可靠。 可实现与LT-DSP2812开发板无缝接口。