基于DSP模块化编程的永磁同步电机矢量控制系统的设计与实现

摘要

对于算法复杂的DSP控制系统，当使用C语言进行软件设计时存在开发难度大、周期长、寄存器配置复杂等问题。本文研究一种基于DSP模块化编程(Model-Based Design，MBD)的软件开发方法，该方法可大幅度提高系统的开发效率，使工程师不需要熟练掌握DSP繁杂的寄存器位的设置，从而降低代码的错误率，并能实现控制算法从仿真模型到实时软件的无缝集成，因此可以加快系统的开发进程。本文以永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)为控制对象，采用矢量控制算法，基于DSP模块化编程的方法对系统设计过程进行研究，主要内容如下:
　　1、研究PMSM矢量控制原理。结合坐标变换，给出PMSM在三种不同的坐标系下的数学模型，并在Simulink环境下对矢量控制算法建模并仿真。
　　2、研究DSP基于模型设计的系统的开发流程。建立采用MBD法进行系统软件开发的步骤，并对每一步进行详细的分析;以流水灯和单极倍频法产生SPWM为例，用MBD方法进行软件设计，通过实验验证MBD方法的高效性与正确性。
　　3、基于DSP模块化编程方法研究PMSM矢量控制系统的设计和实现问题。在MATLAB环境下，利用Embedded Coder工具箱，结合DSP集成开发环境CodeComposer Studio3.3(CCS3.3)，采用MBD方式实现PMSM矢量控制系统从系统构架、建模仿真到自动代码生成。结合外部硬件电路在Simulink环境下对电流环和转速环进行验证。最终实验结果表明，自动生成的代码能在TMS320F2812目标板中运行，结果正确，同时此方法可提高DSP的开发效率。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 DSP基于模型设计的概念、特点及国内外应用现状

1．3 永磁同步电机的特点、结构及应用现状

1．3．1 永磁同步电机的特点及应用

1．3．2 永磁同步电机的分类

1．3．3 永磁同步电机的结构

1．4 矢量控制的发展现状及特点

1．4．1 矢量控制的发展与研究现状

1．4．2 矢量控制的特点与存在的问题

1．5 本文研究的主要内容

第2章 永磁同步电机矢量控制的基本原理

2．1 坐标变换

2．1．1 三相／两相坐标系变换

2．1．2 静止两相／旋转正交变换

2．2 永磁同步电机的数学模型

2．2．1 永磁同步电机的数学模型

2．2．2 两相静止坐标系下的数学模型

2．2．3 两相旋转坐标系下的数学模型

2．3 矢量控制的基本原理

2．4 永磁同步电机矢量控制系统的组成及仿真

2．4．1 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制原理

2．4．2 PMSM控制系统的建模与仿真

2．5 本章小结

第3章 DSP基于模型设计的系统的开发流程

3．1 基于模型设计的软件设计步骤

3．2 基于模型设计的软件编程实例

3．2．1 实例一：用定时器控制小灯闪烁

3．2．2 实例二：采用单极倍频法产生SPWM波

3．3 本章小结

第4章 DSP基于模型的PMSM矢量控制系统的设计与仿真

4．1 系统仿真模型的设计

4．1．1 仿真模块的设计

4．1．2 嵌入式模块的设计

4．2 系统模型仿真的运行及分析

4．3 本章小节

第5章 DSP基于模型的PMSM矢量控制系统的实现

5．1 模块化编程实现PMSM矢量控制系统框图

5．1．1 系统硬件部分的设计

5．1．2 系统软件部分的设计

5．2 系统的开环控制软件设计及调试

5．3 速度环的调试与验证

5．4 电流环的调试与验证

5．5 系统的闭环调试运行

5．6 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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