基于DSP的电动执行器数字控制系统研究与设计

摘要

随着工业的发展，电动执行器在工业现场控制中的重要地位逐步显现出来，尤其是在化工、冶金、电力等行业的自动化程度不断提高的情况下，在比较危险的场所或者需要远程控制的场合，电动执行器的应用大大的保障了生产的安全性，提高了生产效率和系统可靠性。 本文设计的电动执行器采用开关磁阻电动机作为其执行机构，充分利用了开关磁阻电动机制造成本低、转动惯量小、运行效率高、动态响应特性优良的特点，改善了传统电动执行器定位不准确的缺陷。采用美国TI公司生产的TMS320LF2407型号的数字信号处理器(DSP)作为电动执行器的主要控制单元。TI公司2000系列DSP是专门为运动控制系统所设计的一种性能优良的数字信号处理器，其运算速度快、执行效率高、外设集成度好并且根据运动控制系统的特点，设计了12路PWM输出。本次设计充分利用了TI公司2000系列DSP的这些优势，设计出性能良好的基于TMS320LF2407硬件和软件数字控制系统。 考虑到电动执行器实际应用的需要，本论文设计了电动执行器与上位机的串行通讯系统，实现了上位机对电动执行器(下位机)的控制和监测功能。除此以外，在系统的软硬件设计实践过程中，作者研究和实践了抑制干扰、增强系统可靠性的方法和措施，在论文中同时加以阐述。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1电动执行器的发展概况

1.2电动执行器控制技术及结构特点

1.3本文所做的主要工作

第2章开关磁阻电动机调速系统

2.1开关磁阻电机控制技术的发展历程及发展趋势

2.1.1 SRM在国外的发展概况

2.1.2 SRM在国内的发展概况

2.1.3开关磁阻电机调速系统(SRD)的特点

2.1.4与同类电机的主要差别

2.2开关磁阻电机的基本原理与控制方法

2.2.1开关磁阻电机的基本原理

2.2.2开关磁阻电机的控制方法

2.3开关磁阻电机调速系统的基本结构和工作原理

2.3.1开关磁阻电机闭环调速系统的基本结构

2.3.2开关磁阻电机调速系统的工作原理

第3章电动执行器数字控制系统硬件设计

3.1电动执行器数字控制系统总体结构设计

3.2电源模块设计

3.2.1 5V电源设计

3.2.2 3.3V电源设计

3.2.3 15V电源设计

3.2.4-15V电源设计

3.3位置检测电路设计

3.4逻辑组合电路

3.4.1硬件电路连接

3.4.2逻辑组合方案

3.5电流检测电路

3.6显示电路

3.6.1 SED1520DAA的接口信号

3.6.2液晶显示屏的结构

3.7功率电路

3.7.1智能功率模块简介

3.7.2基于IPM的功率电路连接

3.8其它电路

3.8.1 EEPROM连接电路

3.8.2复位电路

第4章电动执行器软件控制策略

4.1电动执行器总体设计思想

4.2执行机构控制策略

4.2.1换相方法

4.2.2转子速度计算方法

4.2.3电流环控制策略

4.2.4速度环控制策略

4.3程序流程设计

4.3.1程序总体结构

4.3.2系统的初始化

4.3.3主程序流程

4.3.4后台服务程序流程

4.3.5 EEPROM数据交换程序流程

4.3.6任务参数计算程序流程

4.3.7捕获中断服务程序流程

4.3.8定时器2中断服务程序流程

第5章上位机串行通讯系统软件及硬件设计

5.1通信系统硬件原理

5.1.1 RS-232串行通讯简介

5.1.2串行通讯端口的信号定义

5.1.3硬件原理

5.2通信系统软件原理

5.2.1串行通讯控件MSComm介绍

5.2.2通讯协议设计

5.2.2上位机串行通讯的软件实现

5.2.3下位机串行通讯的软件实现

第6章系统的可靠性设计

6.1硬件抗干扰技术

6.1.1去耦技术

6.1.2信号隔离

6.1.3接地技术

6.1.4硬件滤波技术

6.2印刷电路板的抗干扰措施

6.3软件抗干扰技术

6.3.1数字滤波技术

6.3.2看门狗技术

结 论

参考文献

附录 上位机通讯效果图

攻读学位期间公开发表论文

致 谢

研究生履历