直流无刷电动机控制器的硬软件设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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,主控电路,以太网接口,CAN,总线接口,JTAG,接口,USB,接口,控制面板,接口,硬件原理图设计,8,MOSFET,驱动电路,逆变电路,电流检测电路,硬件原理图设计,9,电机终,端接口,霍尔传感器接口,正交编码器接口,硬件原理图设计,10,+5V,变压电路,+15V,变压电路,+3V,变压电路,USB,电压调节模块,外接风扇,电路,刹车控制电路,指示灯电路,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,变压模块,CAN,总线接口,以太网接口,USB,接口,JTAG,接口,控制面板,接口,电,机,终,端,接,口,逆变电路模块,主控模块,系统仿真,13,PI,控制器,模糊控制器,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,稳定时间,超调量,稳态误差,抗干扰能力,PI,控制,较长,较大,小,强,模糊控制,较短,较小,大,较弱,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,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：,0.098gcm,2,。

调试结果,20,电机起,停控制,电机,状态,电机,转速,电机运,转方向,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,。