基于dsp的步进电机控制器的设计大学论文.doc

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1、《DSP原理及应用》课程设计指导书学院:机械工程学院系所:测控技术与仪器系班级:姓名:学号:指导老师:江苏大学测控技术与仪器系2016-01-18应用于包装机的步进电机控制器的设计(江苏大学机械工程学院仪器科学与工程系,江苏,镇江,212013)摘要本文介绍了以典型电机微控制器TMS320LF2407芯片为控制核心的步进电机控制系统,阐述了如何利用TMS320LF2407实现电机转向、速度控制,并给出了相应系统控制策略。简述了步进电机的驱动控制和DSP的PWM脉宽调制原理,详细阐述了DSP实现步进电机的加减速控制问题。步进电机是一种通过电脉冲信

2、号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件,与其他类型电机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点,广泛运用于数控机床、机器人、自动化仪表等领域。DSP芯片的出现,开创了步进电机控制的新局面。用DSP控制的步进电机不仅减小了控制系统的体积、简化了电路,同时进一步提高了电机控制的精度和控制系统的智能化,从而逐步实现控制系统的嵌入式。基于DSP的步进电机控制技术在九十年代时期得到了较大发展,主要应用在工业、航天、机器人、精密测量等领域。数控机床、跟踪卫星用电经纬仪在采用了步进电机技术后,大大提高了控制与测量精度,这样就使步进电机伺服系统的应用前景更加

3、广阔。鉴于此,本文提出了基于DSP的步进电机控制系统的设计方案。包括其硬件设计和软件设计。在软件设计中给出了主要控制程序,达到对步进电机转向、转速的控制,如正转、反转、加速、减速等。使用DSP最明显的优点在于提高了系统的可靠性,并降低了整个系统的成本。实验证明,此驱动系统简化了电路,提高了系统控制性能。关键词:步进电机;DSP;控制系统;TMS320LF2407;目录第一章绪论11.1引言11.2数字信号处理器DSP发展和现状21.3课题背景及意义3第二章总体方案设计52.1设计方案52.2TMS320LF2407DSP芯片介绍52.2.1TM

4、S320LF2407的性能特点52.2.2A/D转换原理72.2.3TMS320LF2407内部A/D转换模块概述72.2.4事件管理器82.2.5通用定时器82.2.6全比较单元92.2.7捕获单元和正交编码脉冲电路92.3四相反应式步进电机102.3.1步进电机的结构102.3.2步进电机的工作原理112.4四相反应式步进电机的数学模型122.4.1电路方程122.4.2机械方程122.5驱动芯片结构与特点12第三章详细设计143.1系统硬件设计153.2系统软件设计153.2.1DSP开发软件CCS介绍153.2.2程序控制流程163.2

5、.3电机初始化程序163.2.4电机控制程序173.3程序调试19第四章心得体会20参考文献21附录22第一章绪论1.1引言随着人们生活水平不断提高,对各种方便食品的需求也随之大增,这近一步拉动了我国食品包装业的快速发展。包装机是发展比较快的包装机械之一,拥有着广阔的发展前景。在制袋、充填、封口为一体的包装机中,要求包装用塑料薄膜定位定长供给,采用步进电机与拉带滚轮直接连接拉带,不仅结构得到了简化,而且调节极为方便,只要通过控制面板上的按钮就可以实现,这样既节省了调节时间,又节约了包装材料。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电

6、机。它的位移速度与脉冲频率成正比,位移量与脉冲数成正比。每来一个脉冲电压,转子就旋转一个步距角。根据电压脉冲的分配方式,步进电机各相绕组的电流轮流切换,从而使电机旋转。步进电机具有步进数可控、运行平稳、价格便宜的优点,在加速器控制系统中的应用很广。传统的步进电机一般可分为永磁式步进电动机(PMStepMotor),反应式步进电动机(VRStepMotor)和混合式步进电动机(HybridStepMotor)三种。在数字化电机控制系统产生之前,要想获得高性能的步进电机驱动要么是采用昂贵、难维护的直流电机配便宜的控制装置,要么就是使用便宜的交流电机

7、配昂贵、复杂的控制装置。基于DSP的数字化电机控制的出现改变了这一状况,由于DSP强大的运算能力,它可以实时地实现一些先进的控制算法,获得高性能的电机驱动控制。数字化电机控制的优点正是由于数字化的信号和信号处理所带来的,和模拟控制相比,它具有互联方便,稳定性好,便于大规模集成,可以构成复杂的系统,容易修改,便于测试、调试和大规模生产等优点。数字化电机控制技术包括两个组成部分,现代电机控制理论和数字信号处理,其中数字信号处理又包括数字信号处理技术和数字信号处理器技术。数字化电机控制的发展和这几个方面的进展是密不可分的。29现代电机控制理论以矢量控

8、制理论为代表,还有近年来得到快速发展的直接转矩控制理论等,这些高性能的控制方案需要进行大量的实时运算,用模拟器件的硬件方案来实现相当困难,难以实用化。

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