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基于DSP的无刷直流电机控制系统的研究与设计
技术分类: 微处理器与DSP | -11-22
国外电子元器件 何晋良 欧阳昌华 廖力清
3 系统软件设计
3．1 系统控制总图
图4所示是本系统的控制框图。根据该控制框图可将系统划分为若干个子任务。其中包括系统初始化任务、 系统参数采样任务、 系统保护任务、 模糊控制计算任务、 电机控制任务、 通信任务等。任何时刻都只能有一个子任务被系统调度选中而进入系统的主循环中运行, 此时, 其它任务都处于休眠或者挂起状态。以等待系统的调用。每一个子任务都是以一个
2、死循环的函数形式出现并供系统调用, 每个子任务的死循环的打断和切换一般都以系统节拍时钟为准。由系统调度器决定的、 合适下一个应该调用的子任务框图如图5所示。
3．2 模糊控制参数的选择
本模糊控制器以电机的转速输出与期望的速度输出的偏差e以及偏差的变化率ec作为输入变量来输出电机的控制值的变化值。在模糊控制区内, 可将速度偏差和偏差变化率量化为7个模糊子集, 即模糊语言变量{负大, 负中, 负小, 零, 正小, 正中, 正大}, 简记{NL, NM, N-S, ZO, PS, PM, PL}。
综合考虑速度偏差和速度偏差变化率这两个信号, 可采用如下的模糊推力规则:
3、
由于e和ec各有一个模糊子集, 因此, 共有49条模糊规则, 其具体规则如表1所列。
3．3 系统参数采样
电压电流采样单元共采集7个数据, 分别是三相电压、 三相电流和定子电枢总电流, 这些参数分别对应A／D中的7个采样通道。每一次采样过程中。程序均按照采样通道一次性顺序采样7个数据, 并将采样结果放入数据缓冲区, 以供其它程序读取和调用。假如被控电机的最高转速为3000转／分, 即50转／秒, 且每一个电周期中有6个换相区间, 那么, 为了保证换相控制精度<15°, 每个换相区间采样5次。则可得到的每秒采样次数为5x6x50=1500次／秒, 每次采样间隔时间大约为
4、660μs。图6所示是系统的电压电流采样程序流程图。
4 系统仿真模型
仿真可利用Matlab软件中的Simulink功能来完成。Simulink是一个可进行动态系统建模、 仿真和综合分析的集成软件包。它能够处理的系统包括线性、 非线性系统的离散、 连续及混合系统单任务、 多任务离散事件系统。图7所示是一个无刷直流电机本体的仿真模型。
5 结束语
本文在分析了无刷直流电机数学模型的基础上, 提出了一种基于TMS320LF2407A的永磁无刷直流电机控制系统的解决方案。该方案充分利用DSP的强大运算功能和丰富的内部资源。并将模糊控制算法引入到控制系统中。仿真结果表明: 该系统的控制波形符合理论分析, 整个系统运行平稳, 具有较好的静、 动态特性。
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