dsp在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用
任海鵬，劉 丁，李 琦
(西安理工大學(xué)自動(dòng)化技術(shù)研究所，陜西西安710048)
摘要：應(yīng)用tms320f240系列dsp的適合于運(yùn)動(dòng)控制的功能設(shè)計(jì)了全數(shù)字無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的位置伺服系統(tǒng)。文中詳細(xì)介紹了dsp在硬件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和軟件技巧，并應(yīng)用模糊單神經(jīng)元自適應(yīng)智能雙模控制方法進(jìn)行位置控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可行、有效，可以取得較好的控制效果。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)}模糊神經(jīng)元i雙�？刂�
中圖分類號(hào)；tm301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)；1001- 6848( 2000) 02 - 0021- 04
1 引 言
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，伺服系統(tǒng)所用的微處理器的性能不斷提高。適合于電動(dòng)機(jī)控制的數(shù)字信號(hào)處理器的出現(xiàn)使性能高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)蓽的全數(shù)字伺服系統(tǒng)成為可能。本文應(yīng)用具有如下的主要特點(diǎn)[1]：
·運(yùn)算速度快，指令周期為50ns。
·32位中央處理單元，16位定點(diǎn)運(yùn)算。
·指令豐富，具有單周期循環(huán)指令，單周期乘／加指令和快速fft變換尋址能力。
·程序控制采用四級(jí)流水線作業(yè)，具有六個(gè)外部中斷源和八級(jí)硬件堆棧。
·544字×16位片內(nèi)ram，16k字×16位片內(nèi)flash eeprom，224k字×16位****可尋址存儲(chǔ)空間。
·雙10位a/d轉(zhuǎn)換器，總的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于10ns.
·事件管理器中具有12路比較式pwm發(fā)生單元，3個(gè)16位通用定時(shí)／計(jì)數(shù)器，4個(gè)捕獲單元。
·內(nèi)置鎖相環(huán)時(shí)鐘單元和看門狗實(shí)時(shí)中斷模塊。
·具有串行通訊接口和串行外設(shè)接口。
·28個(gè)可編程復(fù)用i/o口
本文充分利用了dsp提供的各種功能，設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、保護(hù)功能齊全的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)，針對(duì)tms320f240 dsp軟件編程中存在的一些問(wèn)題給出了編程技巧，最后介紹了模糊單神經(jīng)元自適應(yīng)智能雙模控制方法和實(shí)驗(yàn)及結(jié)果。
2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)的伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
2.1功率器件的驅(qū)動(dòng)
系統(tǒng)中元刷直流電動(dòng)機(jī)采用分立元件構(gòu)成的逆變器驅(qū)動(dòng)，逆變器中功率元件的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用了dsp的pwm輸出接口，以tlp250為隔離元件實(shí)現(xiàn)主電路與cpu的隔離，不導(dǎo)通功率器件的柵源之間具有5v的反向電壓，保證了功率器件的可靠關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖2所示。
2.2相電流采樣
電流檢測(cè)采用磁平衡式霍爾元件，電流采樣電路原理圖如圖3所示，將采樣的小電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并通過(guò)電平轉(zhuǎn)換放大將具有正負(fù)極性的電流反饋信號(hào)變換為o～5v電壓信號(hào)輸入dsp的雙a/d轉(zhuǎn)換單元。
2.3位置和速度檢測(cè)
光電碼盤輸出的光電脈沖通過(guò)qep電路送入dsp作為速度和位置的反饋信號(hào)，qep電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光電脈沖的4倍頻辨向計(jì)數(shù)，從而方便地提高了速度和位置的檢測(cè)精度。
2.4轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測(cè)
無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的三相轉(zhuǎn)子位置信號(hào)從dsp的可編程中斷intx輸入，當(dāng)任意一相轉(zhuǎn)子信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生中斷，在中斷處理程序中改變ac-tr的值控制pwm輸出信號(hào)。
2.5鍵盤、顯示電路及上位機(jī)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)
利用dsp的a/d轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單可靠的鍵盤電路，按下不同的鍵，將對(duì)應(yīng)不同的ald轉(zhuǎn)換值。與利用i/o口的鍵盤設(shè)計(jì)相比，這種鍵盤的設(shè)計(jì)硬件和軟件都更加簡(jiǎn)單。文中利用dsp的高速串行外圍接口和串行顯示驅(qū)動(dòng)芯片max7219設(shè)計(jì)了顯示電路，僅需3根i/o線最多可以驅(qū)動(dòng)8位led數(shù)碼管顯示，本文設(shè)置了5位led數(shù)碼管用以顯示系統(tǒng)運(yùn)行的一些狀態(tài)和參數(shù)。系統(tǒng)應(yīng)用了ds |
