基于DSP的无刷直流电动机控制系统研制及其在球型机器人Ⅲ型中的应用

摘要

本文设计的基于DSP的三相无刷直流电动机控制系统体现了以下三个主要特点：1.采用软件换相法可以节约控制系统硬件成本，但控制主芯片DSP的资源占用大，软件换相适合控制至多两台无刷直流电机驱动需求的系统。2.提出了宽范围电压输入的电源模块，使该控制系统能够驱动12V～60V范围内的三相无刷直流电动机。3.采用CPLD硬件换相法可以简化程序设计，使控制主芯片DSP的资源可以充分利用，最多可以驱动控制六台三相无刷直流电动机。　　通过对基于DSP的三相无刷直流电动机控制系统的研制及其在球型机器人Ⅲ型中的实验检测分析，证明该控制系统具有使用简单、可靠性高、成本低和适用范围广等特点，并且具有很好的可拓展应用性，因此具有较大的推广价值。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2国内外无刷直流电动机及其控制技术的发展现状

1.3无刷直流电动机的调速系统

1.3.1三相半波无刷直流电动机

1.3.2三相全波无刷直流电动机

1.4国内外球型机器人的研究现状

1.5本文研究的对象及主要工作

第二章球型机器人驱动电机选择及其控制硬件方案设计

2.1球型机器人Ⅲ型的机械结构特点

2.2采用步进电动机驱动的DSP控制方案

2.2.1步进电动机的DSP控制方法

2.2.2步进电动机的脉冲分配软件法

2.2.3步进电动机的脉冲分配硬件法

2.3采用有刷直流电动机驱动的DSP控制方案

2.4采用三相无刷直流电动机驱动的DSP控制方案

2.5基于DSP的电机控制系统硬件方案比较及确定

2.6本章小节

第三章三相无刷直流电动机DSP控制系统的硬件电路设计

3.1 TMS320LF2407A DSP控制板的总体设计

3.2核心CPU TMS320LF2407A的概述

3.2.1 TMS320LF2407A的功能和特点

3.2.2 TMS320LF2407A数字信号处理器内部结构和特性

3.2.3 TMS320LF2407A存储空间结构

3.2.4 PWM波形的生成及GP定时器

3.3主控制板系统设计硬件组成结构及各个功能模块

3.3.1控制系统硬件原理方块图

3.3.2复位和时钟电路

3.3.3电源模块设计

3.3.4通讯模块的设计

3.3.5锁相回路(PLL)时钟模块

3.3.6捕获单元(CAP)/正交编码脉冲(QEP)模块

3.3.7与程序存储器的外部接口

3.3.8无线遥控模块

3.4三相无刷直流电动机驱动控制板

3.5本章小节

第四章三相无刷直流电动机DSP控制系统的软件设计

4.1三相无刷直流电动机的DSP控制策略

4.1.1电流的检测和计算

4.1.2位置的检测和速度计算

4.2软件系统中各项功能模块

4.2.1控制系统的软件结构

4.2.2捕获单元的操作

4.2.3看门狗与定时中断

4.2.4数字PID控制

4.3本章小节

第五章三相无刷直流电动机DSP控制系统在球型机器人中的应用

5.1球型机器人Ⅲ型的性能指标及其对DSP硬件控制系统的需求

5.2球型机器人Ⅲ型测试实验

5.2.1爬坡能力分析

5.2.2越障能力分析

5.2.3球型机器人Ⅲ型行走速度测试实验

5.2.4球型机器人Ⅲ型爬坡能力测试实验

5.3球型机器人的下一步研究对硬件控制系统的需求

5.4本章小节

第六章三相无刷直流电动机DSP控制系统的硬件电路改进

6.1球型机器人的下一步研究

6.2控制板、驱动板电源模块改进设计

6.3三相无刷直流电动机驱动模块改进设计

6.4本章小节

第七章结论

参考文献

致谢

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