基于dsp的無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計
戚鵬
（安徽建筑工業(yè)學院電子與信息工程學院，安徽230601）
摘要：提出并設計了以tms320f2812為核心的無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)設計與實現(xiàn)方案，并設計了自整定模糊控制器實現(xiàn)無刷直流電機的調(diào)速，給出了實驗結(jié)果和結(jié)論。該方法較之傳統(tǒng)的調(diào)速控制方法，可以提高控制精度，又能夠根據(jù)對象輸出的變化調(diào)整參數(shù)。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有優(yōu)良的控制效果。
關鍵詞：tms320f2812；自整定模糊控制；無刷直流電動機；調(diào)速系統(tǒng)
中圖分類號：tm36 +1 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)05-0103-03
0引 言
無利直流電機不僅具有交流電機的體積小、重量輕、慣量小等特點，而且擁有直流電動機優(yōu)良的調(diào)速性能，但又沒有機械換向器的缺點，因此主要應用于工廠自化和辦公自動化方兩，它正在迅速取代傳統(tǒng)的直流電機和異步電機，在高精度的數(shù)控設備如機器人和機械手的驅(qū)動中，無刷直流電機的應用也相當多。因此無刷直流電機的控制問題成為研究的重點。
電機調(diào)速系統(tǒng)最常用的方法是雙閉環(huán)pid控制器，但該方法存在參數(shù)不能隨著被控對象的變化而作相應的調(diào)速的缺點，將模糊控制和pid控制集合起來引入調(diào)速系統(tǒng)可以把一些具有模糊性的成熟經(jīng)驗和規(guī)則有機的融入到控制策略中，具有較強的魯棒性。但采取模糊控制仍然存在一事實上的超調(diào)現(xiàn)象，對系統(tǒng)中的不確定因素控制不是很好，穩(wěn)態(tài)精度仍然可以提高。本文提出了一種以tms320f2812為核心的無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的方案，并沒計了自整定模糊控制器實現(xiàn)無刷直流電機調(diào)速，給出了實驗結(jié)果和結(jié)論。
1．自整定模糊控制技術
常規(guī)模糊控制器具有響應時間短，超調(diào)量小，魯棒性好，適于非線性時變的復雜系統(tǒng)，建立模型相對容易等優(yōu)點，但同時也還存在一些問題：首先，常規(guī)的模糊控制器的控制規(guī)則建立之后就固定不變，難以獲得****控制指標。相對于電動機起動過程這類復雜的被控對象，采用這種控制器不能獲得預期的控制效果，而且適應系統(tǒng)和環(huán)境變化的能力差。
在本文中采用參數(shù)自整定模糊控技術，根據(jù)起動運行過程中的實際偏差和偏差變化率的大小，控制器選取不同的比例因子。這種基于量化、比例因子自調(diào)整方法算法簡單高效，控制效果較好。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
模糊控制器采用二維模糊控制，主模糊控制單元和模糊參數(shù)尋優(yōu)控制單元都以無刷電動機的輸出電流與期望值的偏差e及偏差變化率ec作為輸入變量。模糊參數(shù)尋優(yōu)控制單元的輸出可調(diào)整因子k1、k2、k3分別表示量化因子ke、kec以及比例因子ka的調(diào)整系統(tǒng)值。e、ec以及模擬控制器的輸出。的論域取{ -4，-3，-2，-1，0．+1．+2，+3，+4}。分為7個模糊子集，k1模糊語言變量選擇7個：nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb；解模糊使用重心法。如表1—表4所示
當e和氣較大時，縮小k1和k2，降低對大偏差的分辨率，減少偏差，縮短過渡過程時間。當e和ec較小時，系統(tǒng)已接近穩(wěn)態(tài)，這時應增大k1和k2，提高系統(tǒng)對小偏差的分辨率，提高控制的靈敏度；當誤差e較大，且與誤差變化ec符號相反時，應適當增大控制器的大小。當誤差e較大，且與誤差變化ec符號相同時，應適當減小k3系統(tǒng)響應在沒定值附近時（此時誤差e較�。�，為防止產(chǎn)生較大的超調(diào)或欠調(diào)，k3應該具有較寬的變化范圍，適當減小比例因子以減小超調(diào)。按照上述自整定原則，可以獲得較好的控制效果。
2系統(tǒng)硬件設計
tms320f2812是32位的控制專用、內(nèi)含閃存以及高達150 mips的數(shù)字信號處理器，專閂為工業(yè)自動化及自動化控制等應用而設計。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
系統(tǒng)工作原理：交流電由整流橋轉(zhuǎn)換為直流電，一部分經(jīng)過穩(wěn)壓模塊后作為dsp芯片和其他主控板上電子器件的供電電源，一部分作為 |
