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1、 编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目： 基于DSP电机控制方法研究 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：高级工程师 ） 2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书全套图纸，加153893706本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 基于DSP的控制伺服电机 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械94 学 号： 0923163 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日无锡太
2、湖学院信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目基于DSP电机控制方法研究 2、专题 二、课题来源及选题依据20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，有力的推动和促进了DSP技术的飞速发展。在过去20年间DSP技术在电机的控制和通讯等领域得到了飞速的发展。DSP数字信号处理时利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析，采集，合成，变换，滤波，估算，压缩，识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传输和应用。与模拟信号相比，数字信号处理具有精确，灵活，抗干扰能力强，可靠性高，体积小，易于大规模集成等特点。在现代社会机械加工对
3、精度的要求日益提高的情况下，DSP利于实现电机的精确控制来实现。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1.熟悉DSP的发展历程； 2.熟练掌握DSP的原理以及硬件结构； 3.熟练掌握DSP根据设计要求设计相应的外围电路； 4.掌握DSP集成开发环境CCS； 5.能够熟练使用C语言进行编程； 6.熟练使用CCS开发软件。 四、接受任务学生： 机械94 班 姓名 马龙 五、开始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名 签名 签名 教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2012年11月12日I摘要随着DSP技术的发展，DSP
4、的应用范围越来越广，并且伴随着数字化的发展，对电机的控制的精度要求越来越高，DSP数字化处理能力也得到了质的飞跃。所以学会应用DSP时非常重要的。本文详细讨论了无刷直流伺服电机，并推述星形接法的数学模型，并设计了数字控制无刷直流伺服电机总体方案，本文采用PID控制方法来控制电机，详细介绍了PID控制算法。对DSP种类进行了简单的介绍，并选择以TMS320F2812为基准构建硬件平台，设计了DSP供电电源设计，驱动电路的设计，PWM光电耦合隔离电路的设计，电流的采样电路的设计，对DSP进行保护电路的保护电路的设计等。在CCS环境下，对程序进行编辑，编写PID控制算法程序，对系统的初始化，编码器模
5、块初始化，捕捉模块的初始化，SCI模块的初始化，以及对数字滤波进行编程。关键词：DSP；CCS；PWM；无刷直流伺服电机IAbstractWith the development of DSP technology, DSP application scope is more and more wide. With the development of digital control is higher and higher, The ability of digital handle has own a qualitative leap.So learn to apply DSP is ve
6、ry important.This paper discusses the brushless DC servo motor in detail .The paper describes the mathematical model of the star connection. I designed the general planning of digital control the brushless DC servo motor, this paper adopts the PID control method to control the motor and introduces t
7、he PID control in detail.First the article introduces the DSP types simply and select the hardware platform what is based on TMS320F2812 .I designed the DSP power supply. I designed the drive circuit and the PWM photoelectric coupling isolation circuit.I also designed the sampling circuit and the cu
8、rrent of protection .At last I designed the protection circuit.In the CCS environment, I edited the program and written in PID control algorithm.I also completed the initialization of system,the initialization of encoder module , the initialization of capture module ,the initialization of SCI module
9、 , and programming of the digital filter.Keywords: DSP; CCS; PWM; brushless DC servo motorI目 录摘要IIIAbstractIV目 录V1 绪论11.1 本课题的研究内容和意义11.2 国内外的发展概况11.3 本课题应达到的要求22 电机的选择及其结构32.1 步进电机32.3 选择电机52.4 本章小结53 无刷直流电机的工作原理及数学模型63.1 无刷直流电动机的结构63.2 无刷直流伺服电动机的位置检测装置63.2.1 霍尔传感器73.2.2 定子绕组连接方式7 3.2.3 开关管控制方法93.3
10、 无刷直流电机的暂态数学模型103.4 本章小结114 控制方案的总体设计124.1 控制方案的框图简介124.2 无刷直流伺服电动机实现控制的方法12 4.2.1 数字PID控制算法134.2.2 数字控制器设计的方法144.2.3 工程设计调节器的步骤144.3 PWM信号产生技术144.4 编码器154.5 电机相电流检测技术174.6 本章小结175 DSP的选择及相应的硬件设计185.1 DSP芯片TMS320F2812的特点185.2 控制硬件的设计195.3 DSP外围电路的设计195.3.1 电源的设计195.3.2 DSP的晶体振荡器接口电路205.3.3 时钟电路的设计20
11、5.3.4 JTAG电路的设计215.3.5 异步串行接口（SCI）硬件的设计215.3.6 CAN总线接口硬件设计225.4 功率驱动逆变电路的设计225.4.1 IR2130芯片具有以下一些特点225.4.2 IR2130结构原理图235.5 电机驱动的设计245.5.1 自举电容的选择和计算255.5.2 PWM驱动信号隔离电路255.6 霍尔传感器信号电路275.7 正交编码脉冲信号电路285.8 控制器保护电路设计285.9 本章小结306 控制系统的设计316.1 控制系统设计的基本原则316.2 软件的设计316.3 DSP集成开发环境CCS316.4 主程序的设计326.4.1
12、 系统初始化模块376.4.2 事件管理器模块386.4.3 捕捉模块（cap）396.4.4 QEP正交编码器脉冲电路406.4.5 ADC模数转换模块416.4.6 SCI模块426.4.7 PID算法流程图如所示446.4.8 电流采样数字滤波456.5 本章小结467 结论与展望477.1 结论477.2不足之处及未来展望47致 谢48参考文献49I基于DSP电机控制方法研究1 绪论1.1 本课题的研究内容和意义随着科学技术的不断进步，现代机电系统的运动状态越来越复杂，系统控制的要求也越来越高。电动机控制越来越多的应用电动机控制技术，电动机计算机控制具有数值运算，逻辑判断及信号处理功能。DSP有为实现某一具体特定功能设计的不可编程DSP，如FFT变换器；还有可以通过实现编程实现不同的信号处理功能，具有通用性和灵活性的可编程DSP。可编程DSP作为面向信号处理任务和计算型任务器件，既可以单独应用，又可以和其他的处理器或多个DSP一起，
