无位置传感器的电梯门机运动控制研究

摘要

随着国民经济的飞速发展，高楼大厦不断兴建，电梯已经成为不可缺少的代步工具。为使电梯更可靠的运行，本文对无位置传感器的电梯门机控制系统进行了研究。
　　本文研究了电梯门机运动的特点，提出一种无位置传感器的电梯门机控制方案。论述了门机变频调速的基本原理，并对它的机械特性进行了详细的分析。采用电压曲线控制门机运行速度，提高了门机运行的精确性和平滑性。提出了取消两个位置传感器后，位置检测的具体方案，以提高系统的可靠性。依据所提出的门机调速和位置检测的方案，对门机控制系统进行了总体的设计。
　　根据系统的要求以及DSP自身的特点，选用TMS320LF2407A作为本系统的核心处理器。对它的内部资源进行了合理的设计，包括外设模块资源的选用，寄存器的配置，复用功能引脚的配置。
　　对无位置传感器门控系统进行了硬件电路设计。系统的硬件电路主要包括CPU控制电路设计，系统前向通道电路设计，脉冲反馈电路的设计以及CAN总线接口电路设计。CPU控制电路的主要功能是完成系统的控制信号输出，反馈信号处理，以及与上位机的通信。前向通道电路的功能是对DSP控制电路产生的控制信号进行处理，产生输入到变频器的模拟电压信号。脉冲反馈电路的功能是反馈光电码盘的脉冲序列到DSP控制电路，再由DSP计算出电梯门的位置和速度。DSP与上位机的通信采用CAN总线通信的方式，在分析CAN总线通信特点的基础上，设计了硬件接口电路。
　　针对无位置传感器门机运动控制的特点，结合门机控制系统的硬件电路，设计了系统软件。设计的软件主要包括存储器配置文件和中断初始化文件的设计，以及主循环程序，初始化程序，门宽自学习程序，脉冲处理程序，门机速度曲线生成程序，CAN总线通信程序等具体应用程序的设计。为实现门机运动系统的速度闭环控制，将PID控制算法应用于电梯门机运动控制中，设计了带有速度负反馈的仿真模型，得到了满意的仿真结果。
　　本文提出的无位置传感器的电梯门机控制技术，对降低电梯控制成本、提高电梯运行可靠性具有重要意义。

目录

无位置传感器的电梯门机运动控制研究

RESEARCH ON RUNNING CONTROL OF ELEVATOR’S DOOR WITHOUT POSITION SENSORS

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及研究意义

1.2 门机控制系统的发展概况

1.2.1 位置传感器的发展概况

1.2.2 门机运行控制方式的发展概况

1.3 本文的主要研究内容

第2章 无位置传感器门控系统的基本原理

2.1 异步电动机的交流调速原理

2.2 变频调速的基本要求及机械特性

2.2.1 保持磁通为恒定

2.2.2 保持电压为额定值

2.3 无位置传感器门控系统的构成及其原理

2.3.1 系统原理图

2.3.2 速度曲线生成原理

2.3.3 速度曲线的实现

2.3.4 无位置传感器的位置检测原理

2.4 本章小结

第3章 DSP在门机控制系统中的资源分配

3.1 核心处理器的选择

3.2 DSP内部资源的分配与设计

3.2.1 速度曲线生成的DSP资源配置

3.2.2 位置和速度信号检测的DSP资源配置

3.2.4 保证系统可靠的DSP资源分配

3.3 输入输出引脚分配

3.4 本章小结

第4章 无位置传感器门控系统的硬件设计

4.1 系统硬件电路设计

4.1.1 CPU控制电路设计

4.1.2 系统前向通道电路设计

4.1.3 脉冲反馈电路设计

4.2 门机与电梯主机的总线通讯

4.2.1 通讯总线的选择—CAN总线

4.2.2 CAN总线的特点

4.2.3 CAN控制器接口电路设计

4.3 门机制动过程

4.4 本章小结

第5章 无位置传感器门控系统的软件设计

5.1 DSP的存储器配置和中断设置

5.1.1 存储器配置文件的设计

5.1.2 中断初始化文件的设计

5.2 程序的设计

5.3 PID控制算法及仿真

5.3.1 PID控制原理

5.3.2 数字PID控制算法

5.3.3 PID控制算法的仿真研究。

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致谢