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摘 要：直流电动机是目前数控进给驱动电机的主流,如何采用新型高速处理器完成直流电动机的调节是目前研究的热点.文章以TMS320LF2407 为核心,构建调节器硬件系统,对直流电动机的双闭环控制实现进行了研究,取得了较好的效果.
关键词：直流电动机；双闭环控制；DSP；调节器硬件系统中图分类号：TM571 文献标识码：A
文章编号：1009-2374（ 2010）33-0052-02
直流电动机具有良好的线性调速特性、简单的控制性能、高质高效平滑运转的特性,使得长期以来,直流电动机一直占据着速度控制和位置控制的统治地位.目前在数控进给驱动中采用的直流电动机,主要还是大惯性宽调速直流伺服电动机.因此,如何采用运算速度更快、更便于控制的处理器芯片来实现直流电动机的调速控制,依然是目前相关研究的重要方向.本文以TMS320LF2407 为核心,构建调节器硬件系统,对直流电动机的双闭环控制进行初步探讨,取得良好的效果.
1. 直流电动机双闭环控制原理
本文控制系统中设置两个调节器( 均以DSP 软件构成),分别对直流电动机的转速、电流进行控制.将两个调节器进行串级连接,以转速调节为外环、主环,其输出作为电流调节器的输入.而电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置.系统原理如图1 所示：
2. 硬件系统设计
本文采用的TMS320LF2407 处理器是TI 公司推出的TMS320x24x 系列中的一种面向数字马达控制、嵌入式控制系统和数字控制系统开发的新型可编程DSP 芯片.它将一个高性能的16 位、定点、低功耗DSP 核C2xLP 和许多功能外设集成在单芯片上,同时片上集成了PWM 产生电路、多通道AD 转换电路、CAN 控制器模块、串行通信接口电路、定时器、锁相环时钟产生电路等功能外设和大容量的片上存储资源.因此具有了较高的集成度和较强的运算能力.与传统的由8 位或16 位微控制器构成的系统相比,TMS320LF2407A强大的处理能力和专用外设电路的组合使所实现的目标控制系统效率更高、运行起来更安静、能量消耗更低、可靠性更高.另外,为了控制的方便,本文设计了两个检测电路,分别对直流电动机的转速、电流进行检测.转速的检测采用光电码盘,将直流电动机的转子位置信号进行转换,形成转速反馈信号,即可构成转速闭环调节系统,实现电机转速的闭环控制,以提高电机的机械特性硬度.电流控制则使用软硬件结合的方法构造一个电流截止负反馈环节.驱动电路外接三相逆变器,就可驱动直流电机.在实际应用中,还可根据需求外接各种调节电路以实现更为复杂的闭环调节控制.为了便于观察调节的效果,本文还设计了一个调节结果及显示电路,将2407的控制信号同步输出,外接仿真电路,可以实时观察控制系统的调节情况.硬件系统原理图如图2 所示：
直流电动机控制电路:直流电动机的正反转与调速控制
3. 软件系统设计
本文的电动机调节器采用软件设计,即在2407 硬件平台上设计软调节器来完成调节任务.本设计的控制软件主要由主程序、转速控制子程序、电流控制子程序、中断服务程序组成.主程序主要完成系统初始化设定、电动机工作状态检测等工作,循环执行.其流程如图3 所示.转速、电流调节子程序是在系统检测出直流电动机工作状态超出要求时调用来完成调节动作的.考虑到调节器的精度要求及软件设计的复杂度,本文采用PI 调节.本文设计的软件系统是以C 语言为主体开发的,对于一些必要的底层操作则采用内嵌汇编语言的方式实现,即混合编程本系统软件.对于电机控制软件的实时性要求,在设计软件时,应合理安排各个功能模块,使软件简练紧凑,尽量减少控制延时.并在软件开发时注意模块化设计,以便于将来对调节算法的改进.
4. 调节效果分析
本系统设计完成后,进行软件仿真.其效果图形如图4所示.由图形可知,本系统在直流电机调节初期有一定误差,该阶段主要调节动作是P 调节,主要随着调节的进行,I 调节的作用开始显现,逐渐消除误差.调节效果较好.
5. 结语
利用具有很大运算速度优势的DSP 处理器来完成直流电动机的调节是目前相关研究的一个热点.本文对此仅仅进行了初步探讨,很多问题,还有待将来继续深入研究.
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基金项目：湖南省教育厅资助科研课题（项目编号：10C0308）.
作者简介：白刚（1971-）,湖南湘西职业技术学院副教授,硕士,湖南省高校青年骨干教师,国内访问学者,研究方向：数字信号处理.
总结：此文是一篇直流电动机控制论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
直流电动机控制电路引用文献:
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