基于DSP的两相混合式步进电机细分控制及转矩矢量控制

摘要

该文介绍了一种基于DSP的两相混合式步进电机数字控制系统.该系统采用TMS320LF2407A DSP微控制器作为核心控制器件,采用专门为两相/四相步进电机设计的L298双全桥驱动芯片作为功率驱动器件,结合电流、转速反馈电路等实现对两相混合式步进电机的数字控制.SCI串行通讯程序完成了电机控制系统与上位计算机的实时通讯,使上位计算机可以监测和控制步进电机的工作状态.在控制策略方面,该文通过分析两相混合式步进电机的数学模型,介绍了两种电机控制策略——步进电机细分控制和步进电机转矩矢量控制,并且利用MATLAB的SIMULINK工具箱对之进行了仿真.步进电机细分控制策略能够有效地克服电机低频振动的问题,提高了电机在中、低速运行时的性能.步进电机转矩矢量控制策略能够提高电机输出转矩的稳定性和幅值,也提高了电机的稳态和动态特性.该文给出了系统的运行结果.结果表明基于DSP的两相混合式步进电机数字控制系统能够提升电机性能.具有良好的发展潜力.

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

1.1步进电机控制的现状与发展趋势

1.1.1步进电机的特性及优缺点

1.1.2步进电机的不同控制方式及发展趋势

1.1.3步进电机控制系统的实现

1.2本课题的研究对象、基本内容和期望目标

本章小结

第二章两相混合式步进电机的电磁模型

2.1步进电机的技术指标及分类

2.1.1步进电机的技术指标

2.1.2步进电机的种类

2.2两相混合式步进电机的电磁原理

2.2.1两相混合式步进电机的结构

2.2.2两相混合式步进电机的磁链及电感

2.3两相混合式步进电机的转矩星矢量分析

2.4两相混合式步进电动机的数学模型

本章小结

第三章基于DSP的两相混合式步进电机细分控制

3.1两相混合式步进电机的细分控制原理

3.1.1步进电机频域划分及角速度波动的特点

3.1.2两相混合式步进电机细分控制理论

3.2利用DSP实现两相混合式步进电机细分控制

3.2.1 DSP技术与芯片介绍

3.2.2利用DSP实现两相混合式步进电机细分控制系统的结构

本章小结

第四章两相混合式步进电机转矩矢量控制

4.1两相混合式步进电机转矩矢量控制原理

4.1.1电机绕组电流空间矢量坐标变换

4.1.2利用H桥驱动电路实现电机两相电压的SVPWM输出

4.1.3步进电机转矩矢量控制的实现

4.2利用MATLAB对两相混合式步进电机转矩矢量控制系统仿真

本章小结

第五章系统硬件电路的设计与实现

5.1系统硬件电路的总体结构

5.2 DSP电机控制器部分的硬件设计

5.2.1 DSP微处理器、外扩RAM以及外围电路的设计

5.2.2控制器电源管理与电平转换电路的设计

5.2.3接口电路的设计

5.2.4电流反馈、速度反馈电路的设计

5.2.5过电流保护电路的设计

5.3电机功率驱动电路的设计

5.4其它电路设计

5.5硬件设计的说明

本章小结

第六章系统控制软件的设计与实现

6.1 TMS320C2XX DSP C语言程序编写和调试

6.1.1 TMS320C2XX C编译器介绍

6.1.2利用TMS320C2XX C编译器开发DSP应用程序的步骤

6.1.3头文件和命令文件的编写和配置

6.2系统控制软件的总体组成

6.3步进电机控制软件主程序的设计

6.4正、余弦函数表的生成

6.5 A/D转换程序的设计

6.6 PWM信号产生程序的设计

6.7过电流保护中断程序的设计

6.8串行接口SCI通讯程序的设计

6.9其他程序模块的设计

本章小结

第七章结论与展望

7.1系统运行结果显示

7.2关于细分控制若干问题的讨论

7.3本控制系统的应用展望和有待改进之处

参考文献

附录1

附录2

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加科研项目