运动控制系统开发平台软件环境的设计与研究

摘要

由于运动控制系统的复杂性，开发一套完整的运动控制系统并不是一件轻松的工作，控制算法的研究者不得不分散大部分的精力于控制系统的各种细节，而不是算法本身。使用一种适当的运动控制系统开发平台将极大提高研究和开发的效率。国外的此类开发平台一般价格昂贵，且需阅读大量的英文说明，不方便国内用户的使用。而国内现有的开发平台功能有限，不能充分满足使用者的要求。 本项目基于TI的TMS3201LF2407A DSP芯片设计了一套完整的运动控制系统开发平台。该平台提供的硬件和软件的环境，可以使电机控制的研究者快速实现控制系统，验证控制算法，提高算法研究和系统开发的效率。也可作为电机控制初学者的学习工具。 该平台分为硬件部分和软件部分。硬件部分包括一块主控制板和两块不同功率的驱动板，可用于交流异步电机，永磁同步电机，无刷直流电机的控制。软件部分是一个软件包，包括三个程序： DSP监控程序：以命令行的形式提供用户接口，可实现DSP程序的下载、烧写和简单的调试功能。 DSP外围模块测试软件：提供图形界面使使用者快速熟悉或验证DSP的外设的使用，包括了各外围模块的示例程序。 运动控制系统开发调试软件：除了基本的程序编辑、编译、链接、下载、烧写、调试功能外，还包括参考输入设置，调节器参数设置，数据记录和波形显示等运动控制系统相关功能。 本课题还在此平台的软硬件基础上，设计了完整的异步电机转子磁场定向矢量控制程序，并给出了实验波形。 此平台的创新点是功能的实现并不依赖额外的仿真器，只用一根串口线连接PC机和硬件，利用DSP的异步串行通讯功能实现与PC机的通讯，大大降低了开发平台的成本。其缺点是需要在DSP中固化一段内核程序，负责与PC机的通讯，占用了DSP的部分资源。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2运动控制系统开发平台组成和特点

1.3论文研究内容

第二章运动控制系统开发平台的总体设计

2.1硬件结构和主要指标

2.2软件需求分析和总体设计

2.3通讯协议

2.4软件开发方法

第三章底层模块设计

3.1 DSP内核程序设计

3.2通讯函数集合

3.3上位机各功能模块的实现

第四章用户接口设计

4.1 DSP监控程序

4.2 DSP外围模块测试软件

4.3运动控制系统开发调试软件的设计

4.4软件的改进和扩展

第五章异步电机控制系统示例程序设计

5.1异步电机转子磁场定向矢量控制系统设计

5.2异步电机转子磁场定向矢量控制系统的实现

5.3实验结果

结束语

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢