毕业论文初稿正文.docVIP

绪 论 近十多年来数字信号处理技术同数字计算机﹑大规模集成电路等先进技术一样，有了突飞猛进的发展，日新月异，已经形成了一门具有强大生命力的技术科学。由于它本身具有一系列的优点，所以能有效地促进各工程技术领域的技术改造和学科发展，应用领域也更加广泛﹑深入，越来越受到人们的重视。 DSP概念最早出现在上个世纪60年代，到70年代才由计算机实现部分实时处理，当时主要用于高尖端领域。由于DSP技术与大量运算相关，每秒完成百万条指令运算就变为一个新的单位MIPS(每秒百万条指令)。80年代，有些公司陆续设计出适合于DSP处理技术的处理器，于是DSP开始成为一种高性能处理器的名称。TI在1982年发布了第一颗DSP芯片，名为TMS32010，这是一个处理速度达5个MIPS的处理。那时只有两种处理器，一种是作为PC核心的CPU，另一种是微控制器MCU。这两种处理器的在进行大量运算时都面临技术瓶颈，业内就在考虑“是不是需要一种高速的数字信号处理的器件”。那个时候，数字信号处理的理论已经有了，像滤波器、编码解码等对于乘加结构要求很高，如果用CPU来处理的话，指令非常多、效率比较低；而如果在处理器中就有这样一个乘加结构，数字滤波器就可以实现实时的处理结果。 直流电动机是最早出现的电动机，是依靠直流工作电压运行的电动机，其通过换向器和电刷来实现外电路的直流电与电枢绕组中交流电之间的相互变换，是最早能实现调速的电动机。 由于直流电动机产生转矩的两个要素——电枢电流和励磁磁通相互间没有耦合，直流电动机易获得良好的控制性能及快速的动态响应，且具有良好的调速特性和宽广的调速范围，在以往的变速传动领域中一直占据主导地位。 直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。它具有良好的起、 制动性能， 能在大范围内平滑调速．因而在可控的电力拖动领域 中得到了广泛的应用。用数字方法实现直流电动机的P WM调速是大势所趋。 国外如西门子.松下等公司已经走在了前沿文中提出了一种基于DSP芯片的数字控制系统。以替代传统的 PID模拟控制,提高直流调速系统的控制性能。 运动控制是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。按机械运动的轨迹分类，可分为 点位、直线、轮廓控制、同步运动等…。这些动作的实现都是来 自动力源电机的驱动，因此对运动控制系统最有效的控制就是对电机的控制。传统的模拟控制 器会受到外界环境的影响而不够稳定 ，且不便于系统升级，而数字控制器能够实现宽范围的调速、具有高度稳定性和快速 的动态响应，可提高系统的整体性能，降低能耗，所以在面对十二五低碳经济的要求 ,对电动机进行高性能和低能耗的控制是十分必要的。TMS320F28l2为TI公司推出的32位定点 DSP ，是控制领域最先进的处理器之一，具有其他芯片无法比拟的优越性能，体积小、功能全 、可靠性高、成本低 、可扩展性强 ，广泛应用于工业数据采集和数字化 控制等领域 。 本文提出了一种基于 F2812的数字化直流电动机的控制方案。在参考了基于单片机的直流电机的控制的基础上，运用DSP来控制直流电机的速度调节。本文介绍以TI公司的TMS320F2812为核心的低成本，高速率的直流电机控制系统的设计。在建立了运动系统的模型的基础上，结合直流电机的实时运动控制框架和算法，论文完成了运动控制系统的硬件设计和软件仿真，着重介绍了系统的硬件设计部分的驱动单元和保护单元。 1 总体设计方案 1.1 直流电机的调速原理 直流电机的转速计算公式如下n=(U-IR)/KΦ,其中U为点数端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，Φ为每极磁通量，K为电动机结构参数。可以看出，转速和U、I有关，并且可控量只有这两个，我们可以通过调节这两个量来改变转速。我们知道，I可以通过改变电压进行改变，而我们常提到的PWM控制也就是用来调节电压波形的常用方法，这里我们也就是用PWM控制来进行电机转速调节的。 1.2 PWM调速原理 直流电机可以有三种调速方法：调节励磁电流、调节电枢端电压和调节电枢回路总电阻。调节电枢回路的总电阻的方法比较简单但是能耗较大，电机的机械特性软，且在轻载时调速不明显。调节励磁电流的方法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器强度的限制，同时由于励磁线圈的电感较大，造成系统响应慢，目前绝大多数直流电机调速均采用调节电枢端电压的方式。 直流电机的电枢控制具有宽范围内平滑调速的优点，目前广泛使用的还是电枢控制，即改变电枢两端电压Ud的方式实现调速控制。随着电力电子技术的发展，高频率通断的开关型放大器的出现使通过改变脉冲的占空比来调节Ud成为可能，也就