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摘 要
电动机的数字控制是电动机控制的发展趋势。为电动机控制而专门设计的数字信号处理器（DSP）已逐渐成为电动机全数字实时控制的最有力工具。本论文主要利用用于电动机控制的代表性芯片TI公司的TMS320LF2407A完成对直流电动机的速度、方向等参数的控制。
本论文的关键技术涉及到了DSP和直流电机。论文首先介绍了直流电动机的控制原理及控制方法，分析了直流电动机的单极性和双极性驱动两种可逆PWM系统。论文分析了TMS320LF2407A DSP的性能特点及其对直流电动机控制的支持。TMS320LF2407A DSP完成定时、比较、霍尔电流传感器和增量式光电编码器的输入信号处理、速度PI调节、电流PI调节和脉宽调制（PWM）控制等操作，是控制系统的核心单元；功率驱动模块、电动机组成控制系统的执行单元。论文重点分析了PI控制算法基于DSP的程序实现，同时实现了基于DSP的直流电动机控制。
在毕业论文阶段，我用汇编语言编写了直流电机的控制程序，完成了基本的控制实验。熟悉了DSP的软件开发平台CCS，掌握了直流电机的基本工作原理。http://www.16sheji8.cn/
关键词：直流电动机 数字信号处理器 PI控制算法 脉宽调制
ABSTRACT
The digital control of motor is the development trend of the motor control.The digital signal processor( DSP) which is special designed for the control of motor has gradually become the most emollient tool that can realize the total real-time digital control of motor. This thesis is main to make use of the representative chip TI company′s TMS320LF2407A DSP which is used for the control of motor to complete the control of the speed，direction parameter and other parameters of DC motor.
The key technology of this thesis refers to DSP and DC motor. The thesis introduces the control principle and control methods of the DC motor at first, and analyzes the two reversible PWM system of DC motor which is drived by single and double pole voltage. The thesis analyzes the function characteristics of TMS320LF2407A DSP and its support to the control of DC motor.TMS320LF2407A DSP is the core unit of the control system. It implements the operation of timing and comparing, the input signal processing of Holl current sensor and photoelectric encoder of increment pattern, the PI adjusting of speed and the controlling of PWM. The power driving module and the DC motor constitute the perform unit of the control system. The thesis take great effort to analyze the program realization of the PI control arithmetic which is based on DSP, at the same time the thesis realize the control of DC motor based on DSP.
During this period, I used the assemble language program the control program of DC motor, finished the basic control experiment, know well with software develop platform CCS of DSP, Master the basic control principle of DC motor.
Key words:DC motor,DSP,PI control arithmetic,PWM
目 录
第一章 绪论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.1 引言•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.2 直流电动机控制技术的发展状况•••••••••••••••••••••••••••2
1.3 论文研究方法和内容•••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
第二章 直流电动机的控制原理及控制方法••••••••••••••••••••••4
2.1 直流电动机的控制原理•••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.2 直流电动机单极性驱动可逆PWM系统•••••••••••••••••••••••7
2.3 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统•••••••••••••••••••••••9
第三章 实时DSP系统与DSP芯片•••••••••••••••••••••••••••••13
3.1 实时DSP系统的构成••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
3.1.1 DSP子系统••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
3.1.2 以通用DSP为核心的实时DSP子系统••••••••••••••••••14
3.2 DSP芯片••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
3.2.1 DSP芯片的分类••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
3.2.2 DSP芯片的特点••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
第四章 TMS320LF2407A DSP在电动机控制系统中的应用••••••••••19
4.1 TMS320LF2407A DSP介绍••••••••••••••••••••••••••••••••19
4.1.1 TMS320LF240XA系列 DSP概述••••••••••••••••••••••••19
4.1.2 TMS320LF2407A DSP性能特点•••••••••••••••••••••••••19
4.1.3 TMS320LF2407A DSP对电动机控制的支持•••••••••••••••20
4.2 事件管理器模块（EV）介绍••••••••••••••••••••••••••••••21
第五章 直流电动机的DSP控制方法及编程实现•••••••••••••••••26
5.1 数字PI调节器的DSP实现方法•••••••••••••••••••••••••••26
5.2 单极性可逆PWM系统DSP控制方法及程序实现••••••••••••••29http://www.16sheji8.cn/
结 论•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
致 谢•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
附录1： 计算uk的程序代码••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
附录2：防积分饱和PI调节器程序代码••••••••••••••••••••••••35
附录3： 系统总程序••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
参考文献•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••45
第一章 绪论
1.1 引言
电机在人们的日常生活中扮演着重要的角色，从普通的家用电器到复杂的电子系统如数控机床、工业机器人、医用设备、图仪、电路制造设备、封装等领域。电机为各种应用提供旋转运动和线性运动。随着大量更为复杂的应用的出现，电机控制问题变得越来越重要。因此需要开发出更为复杂的技术，以改善其性能、功耗和安全性。研究低成本，低功耗和程式代码要求较高的电机控制及其应用已成为电机控制领域的一个课题。http://www.16sheji8.cn/
早期的机械加工工具没有电子控制装置，需要传动带和滑轮，齿轮传动装置、机械减速器和其他控制电机速度的装置。这些复杂的机械设备不仅增加了加工的成本，降低了可靠性，而且加工速度的精密度也不如数字控制方法高。而复杂电机控制无须机械驱动控制系统，可减轻重量，并且降低了制造和运输成本，可靠性越高，从而减少维护成本。基于DSP的电机控制使至今为止无法实现的加工变为现实。具有动态控制切割速率的工具能够根据加工时转矩的反馈进行自动调节。在交通方面，汽车、公交车和卡车以成为DSP应用的重要方面，通常用来控制新型车中的各种电子系统。为电机控制而设计的DSP适用于驱动火车和电动机车、车体控制及安全系统，比如反抱死制动系统、牵引和悬架系统以及最新的夜视和防冲撞系统。
电机控制系统设计目前有多种控制器选择，选用微控制器（如51系列单片机）还是DSP是一个很棘手的问题。两种控制器都具有广泛的灵活应用性。在控制电机速度和位移的应用中MCU通常仍是开环系统或电机闭环反馈系统的最佳选择，具有很高的性价比。但是，如果受控电机转速很高，并有许多线圈，且用于连续转速系统或者需要额外的MCU或微处理器来控制系统的运行，那么基于DSP的控制器则是最佳选择。同样，在电机转速非常高或者必须采用闭环算法对电机进行严格控制的情况下，如高速开关磁阻或低速牵引电机，基于DSP的控制器也是最佳选择。这是因为DSP的数据运算处理功能强大，即使在很复杂的控制中，也可以取很小的采样周期，控制效果更接近于连续系统。把DSP与PC各自的优势结合将是高性能数控系统的发展趋势。http://www.16sheji8.cn/
本论文研究的内容具有非常重要的实际意义，它可以提高系统的抗干扰能力，并应用在许多工业现场，如伺服转台等。
