基于DSP的智能轮椅无刷直流电机驱动控制系统设计

摘要

随着科技文明的进步,人类的医疗水平也得到了提高。伴随着人们的平均寿命得到延长,众多人口老龄化的问题也日益显现出来。而由于年龄、疾病、事故丧失了活动能力的高龄老人和残疾人,他们都需要轮椅的帮助才能够恢复正常日常生活。
　　智能轮椅以电池为能源、电机为驱动的轮椅车。它具有操作简便、车速平稳、无污染、低噪声等优点,适于高龄老人和残疾人使用,是一种理想的代步工具。国内在智能轮椅的研制水平远远落后于国外水平,由此,研究性能高成本低的电动轮椅驱动器,帮助中国众多行动不便者恢复正常生活,研发此项技术具有重要意义。
　　本文通过调研国内外智能轮椅的研发技术,选取智能轮椅的驱动控制系统作为研究对象,分析了无刷直流电机的工作原理,对数字化控制无刷直流电机技术及控制策略进行了研究。本文设计了基于 TMS320F2812 DSP的智能轮椅驱动控制系统,介绍驱动系统的构成,并根据无刷直流电机的工作原理建立其数学模型,对控制系统的进行了硬件和软件的设计。最后通过 Matlab/Simulink软件仿真了系统模拟实验平台,运用 C语言和汇编语言相结合的方式编写部分程序,对试验得到波形进行分析和总结,证明控制方法的可行性和正确性。本课题为智能轮椅研究之驱动模块,其他模块分别由不同的研究人员完成。

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1绪论

1.1课题研究背景和研究意义

1.2 智能化轮椅研究现状

1.3 智能轮椅功能划分

1.4 论文任务及各部分内容

2 智能轮椅的驱动系统

2.1 智能轮椅驱动系统的组成

2.2 无刷直流电机的构成及工作原理

2.3 无刷直流电机的数学模型

2.4 本章小结

3 控制系统总体设计方案及模糊PID控制器设计

3.1 控制系统总体结构设计

3.2 逆变器驱动控制方式选择

3.3 控制核心的确定

3.4 位置传感器的选择

3.5 电机的起动与锁相

3.6 控制方法的确定

3.7 保护环节

3.8 模糊PID控制器的设计

3.8 本章小结

4 驱动控制系统的仿真

4.1 MATLAB/Simulink环境下的仿真试验

4.2 系统仿真结果与分析

4.3 本章小结

5 控制系统硬件设计

5.1 系统总体硬件构成

5.2 TMS320F2812 控制器电路

5.3驱动电路

5.4 信号检测和保护电路

6 控制系统的软件设计

6.1 整体控制系统软件设计

6.2 软件各模块软件设计

6.3 本章小结

7 结论

参考文献

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