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基于DSP的无刷直流电机调速系统的研究

作　者: 陈丙雷
导　师: 王宝忠
学　校: 江苏科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 无刷直流电机单神经元PID SIMULINK DSP
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 452次
引　用: 1次
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内容摘要

无刷直流电机在各个领域有着广泛的使用。随着对无刷直流电机调速系统的调速精度和鲁棒性的要求越来越高,传统的控制算法和传统的控制器已经无法满足很多应用场合的需要,智能控制方法和高性能的控制器开始得到关注。在此背景下,本课题设计了基于DSP的无刷直流电机调速系统。本设计主要分为算法设计和系统软硬件两个部分。在控制算法上,通过深入学习传统PID控制算法和神经网络理论,分析研究了基于单神经元自适应PID控制算法的转速、电流双闭环无刷直流电动机调速系统,并在MATLAB的SIMULINK仿真平台上搭建了双闭环无刷直流电机调速系统的仿真模型对算法进行了仿真。仿真结果表明单神经元自适应PID算法的控制效果和鲁棒性都优于常规PID控制算法。在理论分析的基础上,本文以TI公司的TMS320F2812DSP为主控制芯片,设计了无刷直流电机调速系统硬件和软件。其中硬件部分包括DSP主控电路,功率变换电路、IGBT驱动电路、电流采样电路、转子位置信号检测电路、按键和显示电路、保护电路。软件部分包括主程序模块、初始化模块,速度环模块、电流环模块等设计。最后,对系统进行了实验研究,给出了实验波形,实验结果较为理想,证明本文所设计的控制方案满足高性能电机调速系统的要求。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
第1章绪论  8-12
  1.1 无刷直流电机概述  8-10
    1.1.1 无刷直流电机的发展状况  8
    1.1.2 无刷直流电机的特点  8-9
    1.1.3 无刷直流电机调速系统的研究现状  9-10
  1.2 论文选题背景及选题意义  10
  1.3 本文研究的内容  10-12
第2章无刷直流电机结构和工作原理  12-21
  2.1 无刷直流电机结构  12-13
  2.2 无刷直流电机运行原理  13-14
  2.3 无刷直流电机的数学描述  14-17
  2.4 无刷直流电机的调速原理介绍  17
  2.5 无刷直流电机全桥驱动原理及换相  17-20
  2.6 本章小结  20-21
第3章基于单神经元PID 无刷直流电机双闭环控制分析研究  21-32
  3.1 无刷直流电机双闭环调速系统  21-24
  3.2 PID 控制理论  24-26
    3.2.1 PID 控制原理  24
    3.2.2 数字PID 控制  24-26
  3.3 人工神经网络基本原理  26-28
    3.3.1 人工神经元模型  26-27
    3.3.2 典型的神经网络学习规则  27-28
  3.4 单神经元自适应PID 控制器原理和算法  28-31
    3.4.1 单神经元PID 控制原理  28-29
    3.4.2 有监督 Hebb 学习规则下的单神经元 PID 控制器  29-31
  3.5 本章小结  31-32
第4章调速系统硬件设计  32-46
  4.1 系统硬件总体设计  32
  4.2 TMS320F2812DSP 芯片简介  32-33
  4.3 DSP 外围电路设计  33-37
  4.4 功率变换及功率驱动电路设计  37-39
    4.4.1 功率变换电路设计  37
    4.4.2 驱动电路设计  37-39
  4.5 电流检测电路  39-40
  4.6 速度闭环电路设计  40-41
    4.6.1 速度给定电路设计  40
    4.6.2 位置信号检测电路设计  40-41
  4.7 按键和显示电路设计  41-43
    4.7.1 显示电路设计  42
    4.7.2 正反转显示电路设计  42
    4.7.3 按键控制电路设计  42-43
  4.8 保护电路设计  43-45
  4.9 本章小结  45-46
第5章调速系统软件设计  46-57
  5.1 主程序设计  46
  5.2 初始化子程序的设计  46-47
  5.3 按键与显示子程序的设计  47-49
    5.3.1 显示子程序  47-48
    5.3.2 按键处理程序  48-49
  5.4 速度环程序设计  49-51
    5.4.1 速度计算程序  50
    5.4.2 单神经元自适应PID 调节程序  50-51
  5.5 电流环程序设计  51-52
  5.6 位置检测和换相子程序  52-53
    5.6.1 位置检测子程序  52
    5.6.2 换相子程序  52-53
  5.7 PWM 脉宽调节子程序  53-54
  5.8 故障保护程序设计  54-55
  5.9 软件抗干扰技术  55-56
  5.10 本章小结  56-57
第6章系统仿真与实验研究  57-64
  6.1 实验装置介绍  57-58
  6.2 仿真结果及分析  58-60
  6.3 实验结果及分析  60-63
  6.4 本章小结  63-64
第7章总结  64-66
  7.1 工作总结  64
  7.2 不足和展望  64-66
参考文献  66-70
附录  70-72
致谢  72-73
详细摘要  73-77

基于DSP的无刷直流电机调速系统的研究

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