dsp的直流电机控制设计.doc

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DSPTMS320 关键词? 数字信号处理（DSP） 控制器??PID算法 直流电机 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 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 - 22 - 附录1 系统原理图 - 23 - 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。针对DSP教学实验装置，要求采用PID算法实现电机转速的单闭环控制，绘出系统原理图，完成软件编程和系统调试。 1.2 工程设计目的 1、学习数字PID控制器的基本原理和设计方法。 2、学习PWM控制理论。 3、学习数字PID控制器在DSP上的实现方法。 4、了解TMS320C54X的硬件结构和芯片各种资源。 5、掌握TMS320C54的指令系统，能熟练使用CCS2.0软件。 6、熟练使用DSP汇编语言和标准C/C++语言进行程序设计。 7、掌握数字控制器的模拟化设计方法。 1.3 工程设计设备环境 1、硬件环境：计算机， THRS-2型实验箱，DSP仿真器，1号导线。 2、软件环境:CCS2.0版软件。 第二章 基础知识介绍 2.1直流电机的调速方法 　　直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制;而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。调节电阻R即可改变端电压，达到调速目的。但这种传统的调压调速方法效率低。 　　最近几年来，随着微电子技术和计算机技术的发展及单片机的广泛应用，使调速装置向集成化、小型化和智能化方向发展，同时也发展了许多新的电枢电压控制方法，其中PWM(脉宽调制)是常用的一种调速方法。其基本原理是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度。在脉宽调速系统中，当电机通电时，其速度增加；电机断电时，其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间，即可使电机的速度达到并保持一稳定值。 PWM控制就是指保持开关周期T不变，调节开关导通时间T 对脉冲的宽度进行调制的技术。PWM控制技术在晶闸管时代就已经产生，但是最初为了使晶闸管通断要付出很大的代价，因而难以得到广