基于dsp的双余度永磁无刷直流电动机控制系统

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1、基于DSP的双余度永磁无刷直流电动机控制系统基于DSP的双余度永磁无刷直流电动机控帝】系统电气传动2006年第36卷第6期基于DSP的双余度永磁无刷直流电动机控制系统顾福深张战平荀东升天津普辰电子工程有限公司摘要:研究了基于一片DSP(TMS320F240)控制的双余度永磁无刷直流电动机驱动控制系统,详细介绍了系统DSP控制器的硬件电路设计,实现对电动机的位置,速度和电流的检测,给出了系统软件设计方案及控制策略,从而实现对整个系统的控制.实验结果表明,由一片DSP构成的控制器控制双余度电动机系统,硬件电路

2、结构简单,同时系统实时性好,响应快,3种工作模式之间切换方便,具有良好的控制性能及动态特性.关键词:DSP无刷直流电动机余度动态特性ControlSystemofDual—redundancyPermanentMagnetBrushlessDCMotorSystemBasedonDSPGuFushenZhangZhanpingXunDongshengAbstract:Acontrolsystemofdua卜redundancypermanentmagnetbrushlessDCmotor(PMBDM)ba

3、sedononedigitalsignalprocessor(TMS320F240)isstudiedinthispaper.ThehardwaredesignsolutionsoftheDSPcontrolleriSdetailed,thentheposition,speedandthecurrentofthemotoraredetected,thesoftwarede—signsolutionsandthecontrolmethodforthewholecontrolsystemarepresente

4、d.Experimentalresultsshowthatthedual—redundancymotorsystembasedononepieceofDSPhassimplecircuit,real-timeandrapidre—sponse,theswitchamongthethreeworkmodesisconvenientatthesametime,andthesystemhasgoodcon—trolperformanceanddynamiccharacteristic.Keywords:DSPb

5、rushlessDCmotorredundancydynamiccharacteristic1引言稀土永磁无刷直流电动机由于具有结构简单,转动惯量小,功率密度高,无接触换向电火花及无电磁干扰,运行可靠,调速性能好等优点,在许多场合得到了广泛的应用.由其组成的伺服系统在数控机床,机器人,冶金,纺织,医疗器械,化工,军事雷达,火炮,航天等领域具有广阔的应用前景.近年,DSP控制器在其控制电路中的应用使得稀土永磁无刷直流电动机驱动控制系统的综合性能大为提高,其强大的数据实时处理能力使得现代控制理论,模糊控制理论

6、等复杂算法数字化得以快速实现,且其面向电动机控制的外设,又使得控制系统硬件结构得到进一步简化,整个系统的性能得到显着提高.在许多系统可靠性要求很高的应用场合,采用余度结构是提高系统可靠性的有效方法之一,这就需要控制多台无刷直流电动机,或者控制一台多余度的无刷直流电动机.美国TI公司TMS320F240集DSP的信号高速处理能力及适用于电动机控制的外围电路于一体,为高性能传动控制提供了可靠高效的信号处理与控制硬件.本文充分利用该芯片的各种功能,设计了一套基于TMS320F240的双余度永磁无刷直流电动机控制

7、系统,有效地解决了一片DSP芯片控制双余度电动机的问题,测试结果表明,该系统具有良好的控制性能及动态特性.2DSPTMS320F240的主要功能结构TMS320F24X序列是可以为高性能传动控制提供先进,可靠,高效的信号处理与控制的硬件.F24X集高速运算与面向电动机的高效控制能力于一体,可以用软件取代模拟器件,方便地修33电气传动2006年第36卷第6期基于DSP的双余度永磁无刷直流电动机控制系统改控制策略,修正控制参数,兼具故障检测,自诊断和上位机管理与通信等功能.F240包含双10位模数转换器,同步

8、串行外设接口SPI,异步串行通信接口SCI,PWM控制的管理器,其PWM波形生成单元包含可编程死区控制,可输出非对称PWM波形,对称PWM波形和空间矢量SVP—WM波形;TMS320F240也提供通过外围接口进行操作的输入输出端口;F240使用了一个外围设备总线以支持对大量外设的可选性,外围设备总线用数据总线寻址,并通过一个特殊的模块与数据总线连接,可以对所有的外围设备寄存器进行操作.本系统中DSP的资源和外设的使用情况如图1