基于dsp的无刷直流电机舵机系统的设计与研究

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1、学校代码10530学号201230111729分类号TP271密级公开硕士学位论文基于DSP的无刷直流电机舵机系统的设计与研究学位申请人吴称列指导教师肖业伟副教授学院名称信息工程学院学科专业控制科学与工程研究方向智能控制二〇一五年五月二十日ThedesignandresearchofbrushlessdcmotorservosystembasedonDSPCandidateWuChenglieSupervisorProf.XiaoYeweiCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramControlScie

2、nceandEngineeringSpecializationIntelligentcontrolDegreeMasterofacademicUniversityXiangtanUniversitythDateMay20,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论

3、文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日湘潭大学硕士学位论文基于DSP的无刷直流电机舵机系统的设计与研究摘要舵机作为飞行器制导的直接执行机构，其性能的好坏对其制导精度具有决定性的影响。由于制导飞行器的舵机需要适应其特殊的使用环境，要求舵机系统必须

4、具有足够大的输出力矩，够快的响应速度、较小的体积、高可靠性等特点。电动舵机具有控制性能好、可靠性高，体积小、重量轻、易于维护等优点，能满足现代制导飞行器的特殊要求，是目前舵机研究的重点方向。本文旨在完成一套电动舵机样机设计与开发，用高性能的数字处理器DSP作为系统的控制核心，应用现代的智能控制技术实现舵机的全数字化和智能化，提高电动舵机的性能。本文首先介绍了舵机系统的整体结构，并对电动舵机的各个部分进行简要的分析，重点分析了无刷直流电机的工作原理与数学模型。根据电动舵机各部分结构与数学模型，依照实际电动舵机各部分组建形式，在Simulink中搭建了电

5、动舵机系统的整体仿真模型。根据电动舵机的性能要求，系统采用三闭环控制策略，内环电流环和速度环采用PI控制。位置环作为控制器的最外环，对舵机的性能具有决定性的影响，本文采用了PID控制、模糊PID控制以及变论域模糊PID控制三种不同的控制算法，并在所搭建的仿真模型上进行了仿真对比试验，并分析了不同的控制算法下舵机系统的快速响应性能与跟踪性能。仿真结果表明，变论域模糊PID控制算法性能最优，模糊PID控制算法次之，PID控制性能较差。其次根据电动舵机系统的整体结构，选取TI公司的TMS320F28335型DSP处理器作为控制器的核心，完成了舵机系统的软硬

6、件设计。电动舵机硬件部分，依据系统要求以及DSP处理器的外围设备，设计了DSP的最小系统电路，SCI串口通讯模块、电机驱动模块以及各部分信号调理电路。软件部分完成了DSP主程序设计、中断处理程序设计、以及各环的控制算法程序设计。其中控制算法程序是系统的核心，参照仿真实验，舵机系统的电流环和速度环采用PI控制算法，位置环实现了DSP的PID控制算法与模糊PID控制算。最后，对舵机系统进行软硬调试，并在所设计的电动舵机样机上对不同控制算法进行了对比实验，实验结果与仿真结果基本相吻合，模糊PID的控制算法较优。同时实验结果表明，本文所设计的电动舵机系统方案

7、可行，基本达到舵机系统的位置伺服性能和控制指标要求。关键字：电动舵机；无刷直流电机；DSP；变论域模糊控制I湘潭大学硕士学位论文基于DSP的无刷直流电机舵机系统的设计与研究AbstractSteeringgearasanimplementationstructuraloftheaircraft,itsperformancehasadecisiveinfluencetotheprecision-guidedaircraft.Becausetheguidedvehiclesteeringgearneedtoadapttothespecialenviron

8、ment,theServosystemmusthassomecharacteristics,forexamp