无刷直流电机DSP数字运动控制器的研究与实现

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运动控制是在电磁驱动及其它驱动方式研究的基础,随着科学技术的发展而形成的一门综合性多学科交叉技术。近年来,无刷直流电机以其宽调速、小体积、高效率的特点已经在运动控制领域得到了广泛的应用,而采用微处理器、通用计算机、DSP控制器等现代手段构成的数字式控制系统已经成为当前调速技术的主流。无刷电机的进一步应用,从很大程度上取决于处理器和控制策略。本文结合课题的实际情况,搭建了以TI公司的TMS320LF2407ADSP为控制器的全数字智能运动控制系统试验平台,采用了电流/速度双闭环控制策略;在控制算法上摒弃了传统的PID控制,采用了目前智能控制领域研究热点的模糊神经网络算法作为速度调节器的控制算法;电流环中通过采用小的采样时间,有效地抑制了电机的转矩脉动。本文对数字控制系统的硬、软件设计做出了详细的论述;硬件上设计了系统主要电路,包括系统控制单元和反馈信号检测电路;软件部分作出了整体架构并设计了相关的流程图,以及关键算法的程序代码。本文在深入研究了无刷直流电机数学模型的基础上,利用Matlab/simulink的强大建模功能,设计了无刷电机数字控制系统的整体仿真模型,整个系统采用模块化结构,部分子模块采用了S函数来实现,通过仿真得到了与理论分析一致的仿真试验结果,较好地体现了数字控制系统特点,对于无刷直流电机的数字化运动控制的工程应用进行了有益的探索和尝试。
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