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1、直流无刷电动机控制器的硬软件设计,姓名：韩旭学号：40850237班级：电083指导老师：孙昌国副教授,1,研究意义,2,目前无刷直流电机控制器采用的主芯片主要是DSP芯片，但是DSP芯片具有很多影响控制器应用的不足，而ARM系列芯片相对的可以解决这些问题。,取TI公司性能较好的DSP TM320F2809与ARM LM3S9B96进行性能比较，比较结果见表1和表2。,主要设计内容,3,详细了解直流无刷电动机的原理及控制方法；学习并掌握直流无刷电动机控制器的设计内容；,设计直流无刷电动机控制器的控制板；编写直流无刷电动机控制器实时控制软件；完成直流无刷电动机控制板的制作并在开发工具系统上调试与
2、试运行控制软件。,4,论文框架,硬件设计,系统仿真,软件设计,集成测试,硬件总体构成,5,硬件设计,6,原理图设计,PCB图设计,硬件原理图设计,7,硬件原理图设计,8,硬件原理图设计,9,硬件原理图设计,10,硬件PCB图设计,11,绘制原理图,加载封装，生成网络表,规划电路板,布线,加载网络表和封装库,元器件布局,规则检查,制板完成后的控制板,12,系统仿真,13,PID控制,模糊控制,哪种方法更好？,模糊控制规则,14,仿真结果,对PI控制和模糊控制两种控制算法下的系统进行起动、运行、突加负载、突减负载等过程的的控制效果分析比较，设定参考转速为500rpm，加速度为1000rpm/s，无
3、负载起动时仿真结果如图所示。系统中电机参数为：电压常数146.6077V_peak L-L/krpm；转矩常数1.4N.m/A_peak；反电动势角度120；极对数4；转动惯量2；摩擦因子；最大转速2000rpm。,15,仿真结果分析,16,综上可知，PID控制具有比模糊控制更好的稳态性能和可靠性，但是其响应较慢，超调量也较大；模糊控制响应速度快，超调小，但是可靠性较差，控制精度不高，稳态误差大。这两种控制方法都有弊端，想要达到更好的控制效果，可以将两种控制方法结合在一起，形成模糊PID控制方法。,软件设计,17,主程序,状态机,波形更新中断,速度更新中断,主应用启动代码,转速和电流调节程序,
4、18,主要功能：调整电机转速。原理：调速系统采用的是转速电流双闭环控制，转速环的输出作为电流环的输入，电流环的输出控制PWM波的产生，进而控制电机转速。,集成测试,19,调试使用的电机参数为：额定电压：24V；空载转速：8000rpm；空载电流：0.11A；转矩参数：28.018mNm/A；反电动势常数：2.934mV/rpm；速度常数：340.832rpm/V；摩擦力矩：3.082mNm；电流常数：0.036A/mNm；转子惯量：0.098gcm2。,调试结果,20,结 论,通过以上结果可得出以下结论：ARM芯片LM3S9B96可以完成对电动机的转速控制工作；硬件控制板中的以太网和JTAG接口可以正常工作；控制板可以顺利完成控制电机加减速、刹车等主要功能；PID控制精度高但超调较大、响应速度较慢，模糊控制响应速度快、超调小但稳态误差较大，两种方法结合形成模糊PID应该可以获得更好的效果。,21,下一步工作,本设计成功的完成了控制板预期的基本功能，但是要达到更好的控制效果，还有进一步工作要做：对模糊PID算法的控制效果进行仿真验证；针对控制板编写对应的软件并将模糊PID算法集成到软件中；对系统进行闭环控制；验证有负载情况下转速的控制效果。以上问题本人将在研究生阶段一步步的解决完善。,22,谢谢老师！,23,
