当前位置：文档之家 › DSP+PWM控制电机

DSP+PWM控制电机

  • 格式：pdf
  • 大小：439.44 KB
  • 文档页数：20

32位定点DSP，
片上存储器
z FLASH：128K*16-位
z SRAM：18K*16-位
z BOOT ROM：4K*16-位
z OTP ROM: 1K*16-位
片上外设
z PWM：16路
z CAPTURE / QEP：6通道
z SCI：2路
z CAN ：1路
z SPI ：1路
z McBSP：1路
z AD ：2×8路、12-位、80ns转换时间、0～3V量程
z看门狗
z3个外部中断触发
z Flash加密
z供电电压：1.9-V （150M）/1.8VCore, 3.3-V I/O
外部数据总线：XZCS0AND1 、XZCS2 、XZCS6AND7
32位定点DSP，60M主频，便于实现工业控制和电机控制等场合。

片上存储器
z SRAM：6K*16
z FLASH：16K*16
z OTP ROM: 1K*16
片上外设
z EPWM：8路
z HRPWM: 4路，占用EPWM1A/2A/3A/4A
z ECAPTURE: 2路
z SPI: 1路
z IIC: 1路
z AD: 2×8路、12-位、267ns转换时间、0～3V量程
z看门狗
z3个外部中断：由外部GPIOA进行触发
z Flash加密
z供电电压：1.8-V Core, 3.3-V I/O
TMS320F28015较TMS320F2812不同
取消了两个事件管理器，将PWM单元和CAP单元独立出来，便于设计人员从单片机向DSP过渡
无外部数据地址总线
ADC单元增加了零点校正
增强的CAP，32位计数器，也可以将CAP管脚设成PWM输出管脚
增强的PWM单元
z8路PWM，EPWMxA和EPWMxB（x为1～4）
z EPWMx可以由外部同步信号（EPWMxSYNCI）进行同步控制
z每路EPWMx输出可以由外部信号TZx进行异步触发，如触发为低、高或高阻
z高解析度PWM（HRPWM），可在100 KHz 控制环路中实现16位精度，或在1.5 MHz情况下实现12 位精度，可以为电源等提供更高的输出精度
3个外部中断，任意一个GPIOA(GPIO0~GPIO31)都可以触发，TMS320F2812有3个固定的外部中断引脚
无论在何种主频下内核供电电压1.8V
内核和IO口上电顺序没有严格要求，IO不必先内核上电
SEED-DSK28015设计功能图
电机介绍
电机分为两类：直流电机和交流电机。

直流电机是最早出现和最早实现调速的电机，具有良好的线性调速特性和简单的控制性能，
不过由于电刷和换向器的存在阻碍了它的发展
，逐渐被交流电机所取代。

交流电机按照转子材料等的不同，分为同步电机和交流异步电机，其中根据感应电动势的不
同，同步电机可以分为永磁同步电机和直流无
刷电机，永磁同步电机的感应电动势为正弦波
，直流无刷电机的感应电动势为梯形波。

注：直流无刷电机具有交流和直流电机的特点，有些场合也将其归为直流电机。

电机调速系统组成
对于电机的调速系统，通常有3部分组成，控制部分、驱动部分和电机三部分组成。

其中，控制部分作为系统的CPU，主要是数据处理以及根据一些反馈信号等产生合适的输出信号，如PWM等；驱动部分主要是根据控制部分的输出信号将电源电压逆变为电机供电，控制电机的通电顺序和通电时间的长短等，这样就可以达到对电机的调速。

对于三相直流无刷电机的调速系统，板卡SEED-DEC2812相当于控制部分，SEED-BLDC相当于驱动部分。

对于交流电机，通常是将输入的交流电压整流成直流电压，然后经过逆变器逆变为交流电，为电机供电，即交直交方式。

对于交流异步和永磁同步电机，通常是将输入的交流220V电源经过整流和逆变为电机供电。

对于直流无刷电机，如果电机额定电压和额定功率较大，通常是将交流电压经过变压再经过整流和逆变为电机供电；如果额定电压和额定功率较小，就可以直接由外部直流电源经过逆变即可，如开关电源等。

在硬件设计时，交流异步、永磁同步和直流无刷电机极为相似，区别就在于电源部分的设计，对于小的直流无刷电机省略了整流部分。

变频调速原理
交流电机的转速可由下式表示：
式中：n--电机转速（r/min ）
p--电机磁极对数
f--电源频率
s--转差率
由上式可知，影响电机转速的因素有：电机的磁极对数p ，转差率s 和电源频率f 。

对于异步电机来说，转差率不等于0；而对于同步电机来说，转差率=0。

三相直流无刷电机为同步电机，对于某一电机，磁极对数是固定的，所以只需改变电源频率就可以达到变频调速的目的。

60(1)f n s p
=−
对于交流电机，通常是将交流电压整流成直流电压，然后经过开关主电路将其逆变成交流电压来达到对电机的控制。

如图，根据上下桥臂功率管导通顺序的不同以及导通时间的长短不同，
即可达到对电机的变频调速。

驱动部分的设计
驱动部分的设计
逆变电路由功率开关管V1~V6等组成，可以为功率晶体管GTR、功率场效应管MOSFET、绝缘栅极管IGBT、可关断晶闸管GTO等功率电子器件。

晶闸管适用于较大功率电机，晶体管适用于中小功率电动机。

有3种方法：
¾采用驱动芯片+IGBT的形式，适用于大功率电机
¾采用智能功率模块（IPM）, 本身具有过压、欠压、过流和温度过高的保护功能
¾采用驱动芯片+MOSFET的形式，适用于中小电机
SEED-BLDC板卡即针对三相直流无刷电机，采用驱动芯片+MOSFET 的形式。

DSP输出的PWM经过光电隔离后送入驱动芯片，由驱动芯片驱动MOSFET。

通过控制PWM的导通以及占空比来达到对电机的控制。

直流无刷电机驱动控制的硬件框图
DSP
PWM1
PWM3
PWM4
PWM5
PWM6 EVB
CAP/QEP
PWM2
DSP作为核心，负责实时产生6路PWM，电机的位置传感器信号送入DSP 的CAP/QEP单元，DSP根据传感器的信号来换相和计算速度；电机的相电流也可以送入DSP 的ADC单元，用于过流检测和保护等。

对于电流的检测，如果要求场合不高的话可以采用功率采样电阻，对于要求较高的场合可以采用霍尔传感器，如LEM模块等。

以TMS320F2812为例，片内集成两个事件管理器（EVA 和EVB ）,其中每个事件管理器包括2个定时器，可以产生8路PWM 输出，包括2路定时器比较输出TxPWM ，3个带可编程死区控制的比较单元产生的6路PWM 。

PWM 的产生是以定时器为时基的。

以定时器1为例，有3种计数方式：
PWM
的产生
定时器比较单元产生的PWM
(TxPWM)
可编程死区控制的比较单元产生的PWM （不对称）
可编程死区控制的
比较单元产生的PWM （对称）
通过改变PWM 载波频率来改变PWM 频率
可根据需要改变PWM 的占空比
可改变PWM 输出的极性，如高、低、强制高和强制低
可设置死区的大小
无论对于大多交流电机，其实质就是根据实际情况来实时调整这3对PWM 的输出，如输出极性、周期和输出占空比等，来对电机进行变频调速，以达到很好的效果，可以采用PID 控制，模糊控制等。

交流电机控制通常
采用这种方式
PID控制
无论对于直流电机还是交流电机，在实际应用中，通常采取PID控制方法对电机实时调速。

一些控制方法，如模糊控制应用很少。

P—比例控制系统的响应快速性，快速作用于输出；I—积分控制系统的准确性，消除过去的累积误差；D—微分控制系统的稳定性，具有超前控制作用。

直流无刷电机的驱动控制
对于交流电机，通过检测位置传感器的输出可以进行换相和计算速度，以三相直流无刷电机为例，通过检测传感器输出的6个上升或者下降沿，对于单极对数的电机，电机旋转一周产生6个上升或者下降沿。

三相直流无刷电机的感应电动势为梯形波，也可以通过检测
电机的反电动势来进行换相和计算速度。

SEED-BLDC专门针对三相直流无刷电机，可以与SEED-DEC2812和SEED-DEC2407相连来达到对电机的实时控制。

¾可以与12V~36V 电机相连，电机额定电流不超过4A
¾过压过流检测，显示和保护
¾可以与有位置传感器和无位置传感器的无刷电机相连
¾对于有位置传感器的无刷电机，可以根据霍尔传感器进行换相，霍尔传感器接口：+5V供电；对于无位置传感器的无刷电机，可以根据感应电动势进行换相
¾可以与编码器相连进行准确位置控制
¾速度检测和电流检测，可以进行闭环控制
¾可以进行正反转控制
¾驱动电路和控制电路完全隔离，避免驱动部分给控制部分带来干扰
可以为客户提供：
¾完整的原理图
¾有位置传感器直流无刷电机的开环和速度闭环程序，采用PID 控制
¾无位置传感器直流无刷电机的控制程序
¾完整的文档，包括直流无刷电机的控制方法，PID参数如何选定。

合集下载

步进电机控制方案 dsp

步进电机控制方案 dsp

步进电机控制方案 DSP简介步进电机是一种常用的电动机类型，适用于需要精确定位和高扭矩输出的应用场景。

与其他电机类型相比，步进电机具有较高的位置控制精度和较低的成本。

本文旨在介绍一种基于DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）的步进电机控制方案，以实现精确的步进电机控制。

DSP介绍DSP是一种专门用于数字信号处理的芯片或系统。

其优势在于能够高效地进行信号处理、算法运算和数据处理。

DSP芯片通常带有多个高性能的计算核心和丰富的外设接口，适用于各种实时应用。

在步进电机控制方案中，使用DSP作为控制器可以实现高精度的位置控制和快速响应。

步进电机控制原理步进电机是一种需要以离散的步进角度进行控制的电机。

其控制原理基于电机内部的定子和转子之间的磁场交互作用。

步进电机的转子通过电流驱动产生磁场，定子通过相序切换实现转子的转动。

控制步进电机的关键是准确控制相序的切换和电流的驱动。

基于DSP的步进电机控制方案可以通过以下步骤实现：1.位置规划：根据实际需求，确定步进电机需要旋转到的位置。

这可以通过输入命令、传感器反馈或计算算法等方式得到。

2.相序切换：根据位置规划，确定相序的切换顺序。

相序切换是通过控制电机驱动器中的逻辑电平来实现的。

DSP通过输出控制信号控制驱动器的相序切换，从而实现电机的转动。

3.电流驱动：根据步进电机的特性和要求，确定合适的电流驱动参数。

通过DSP输出的PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号和驱动电路，实现对电机相线施加准确的电流驱动。

4.反馈控制：根据应用需求，添加合适的反馈控制机制来实现闭环控制。

常见的反馈控制方式包括位置反馈、速度反馈和力矩反馈等。

DSP步进电机控制方案的优势相比传统的微控制器或PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制方案，基于DSP的步进电机控制方案具有以下优势：•高性能：DSP芯片具有强大的计算能力和实时性能，可以实现复杂的控制算法和快速响应。

基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制直流无刷电机可以具有更快的转速，能够实现很多机械高速运转的需求，并且利用DSP进行直流无刷电机的控制是非常具有市场意义的。

软件可以更快捷的进行系统的优化和更新，开启更多的研发功能，运用Nios内核进行数据的处理，并且自主的设计霍尔元件驱动直流无刷电机转子内核，得出直流无刷电机转子的电流角度。

运用DSP可以同时对多路数据进行记录和分析，具有更高的处理效率，而且方便控制系统能够实现模块化，方便后期设备的维修和调整，可以很好的实现直流无刷电机的调节和控制。

标签：DSP;直流：无刷直流无刷电机;控制1 引言直流无刷电机的优点非常多，与传统的交流直流无刷电机相比，直流无刷电机的速度更高，并且拥有很高的电能转化效率，并且有着更高的热容量，可以承受更高的温度。

除此之外，直流无刷电机的工作噪音比较小，而且在体积上进行了缩小，重量更低，非常便于携带，相关的技术人员也方便进行维修工作。

目前直流无刷电机普遍采用的是单片机进行控制，但是这种控制方式已经逐渐的落伍，随着科学技术的发展，DSP也逐步在直流无刷电机中开始使用，可以根据相关技术人员编写的算法来合理的进行功能的更改，灵活的调配电路资源，处理和响应的速度都非常高。

2 直流无刷电机控制系统硬件构造和发展问题直流无刷电机控制系统主要是由DSP芯片、直流无刷电机驱动芯片、以及直流交流转化芯片和霍尔传感器组成，驱动芯片要根据实际的需要选择不同的厂商生产的芯片，在直流无刷电机工作的过程中，可以采用DSP的输出将PWM 信号进行放大，从而通过驱动直流无刷电机对相关的直流无刷电机设备进行调动。

直流无刷电机的内部实现了各种控制原件的集成，在直流无刷电机的转子开始转动时，霍尔元件会产生不同频率的脉冲，DSP芯片对这些脉冲进行采集，输入到控制端中来进行电路转速的调节和控制。

DSP可以通过相关的脉冲数据对直流无刷电机转子的位置进行判定，对其实现设备转速的控制。

dsp电机控制原理及应用

dsp电机控制原理及应用

dsp电机控制原理及应用DSP电机控制原理及应用数字信号处理技术（DSP）在电机控制中的应用越来越广泛，其原理和应用如下：1. 原理DSP电机控制的原理基于对电机运行状态的实时监测和处理。

通过采集电机的传感器信号，并利用DSP芯片对信号进行数字化处理和分析，可以实现对电机的精确控制。

DSP电机控制的主要原理包括以下几个方面：- 电机速度闭环控制：通过对电机速度进行闭环控制，可以实现精确的速度调节和稳定的转速控制。

- 电流控制：DSP可以对电机的电流进行采样和处理，通过控制电机的电流大小和相位，可以实现电机的精确转矩控制。

- 位置控制：通过对电机位置信号的处理和反馈，可以实现对电机转动位置的准确定位和控制。

2. 应用DSP电机控制广泛应用于各种类型的电动机控制系统，如直流电机控制、交流电机控制和步进电机控制等。

根据电机控制的需求和应用场景的不同，DSP电机控制可以实现以下几个方面的功能：- 速度闭环控制：实现对电机转速的精确控制，用于需要稳定速度的应用，如风扇、泵等。

- 转矩控制：通过对电机电流的控制，实现对电机转矩的精确调节，适用于需要精确转矩输出的应用，如工业机械、机器人等。

- 位置控制：通过对电机位置信号的处理和反馈，实现对电机位置的准确定位和控制，适用于需要精确位置控制的应用，如CNC机床、自动化设备等。

- 动态响应控制：利用DSP的高性能计算能力和实时控制能力，可以实现对电机动态响应的控制，适用于对电机响应速度要求较高的应用，如印刷机、包装设备等。

综上所述，DSP电机控制原理简单明了，应用广泛。

凭借其优秀的数字信号处理能力和实时控制特性，DSP电机控制在电机控制领域具有重要的地位和广阔的应用前景。

基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制随着科技的不断发展和进步，直流无刷电机在工业控制中的应用越来越广泛。

而直流无刷电机的控制技术也日益成熟，其中基于数字信号处理器（DSP）的控制技术更是备受关注。

本文将从直流无刷电机的工作原理和特点、DSP的基本原理及其在直流无刷电机控制中的应用等方面展开介绍，希望能够为相关领域的研究和应用提供一些参考。

一、直流无刷电机的工作原理和特点直流无刷电机是一种将电能转换为机械能的设备，它通过电磁感应原理实现动力传递。

与传统的直流有刷电机相比，直流无刷电机具有结构简单、寿命长、噪音小、效率高等特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。

直流无刷电机的工作原理是通过控制电机内部的电流来实现转子的定位和控制。

通常情况下，控制直流无刷电机需要知道电机的转子位置和速度，这需要使用一些传感器来获取相关信息。

而在控制方面，通常采用的是PWM控制技术，控制电机的速度和方向。

二、DSP的基本原理及其在直流无刷电机控制中的应用DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是一种专门用于数字信号处理的微处理器，它能够对数字信号进行高速处理，广泛应用于通信、音频、视频、医疗等领域。

在直流无刷电机控制中，DSP也有着广泛的应用。

DSP在直流无刷电机控制中的主要应用之一是用于控制电机的PWM信号生成。

通过DSP 可以实现精确的PWM信号生成，从而控制电机的速度和方向。

DSP还可以实时地获取电机的转子位置和速度信息，因此可以实现闭环控制，提高电机的控制精度和效率。

DSP还可以用于实现各种复杂的控制算法，例如磁场定位控制、矢量控制等。

这些控制算法可以提高电机的动态响应性能和稳定性，使电机在不同工况下都能够保持良好的控制效果。

基于DSP的直流无刷电机控制系统通常包括DSP模块、功率放大器模块、电机驱动器模块、传感器模块等几个部分。

DSP模块负责控制算法的实现、PWM信号的生成和输出，功率放大器模块负责放大DSP输出的PWM信号，电机驱动器模块负责将放大后的PWM信号传送给电机，传感器模块负责采集电机的转子位置和速度信息。