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基于DSP的两相混合式步进电机细分控制及转矩矢量控制

作　者: 张小杭
导　师: 俞立
学　校: 浙江工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 两相混合式步进电机细分控制转矩矢量控制 DSP
分类号: TM383.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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引　用: 27次
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内容摘要

本文介绍了一种基于DSP的两相混合式步进电机数字控制系统。本系统采用TMS320LF2407A DSP微控制器作为核心控制器件，采用专门为两相／四相步进电机设计的L298双全桥驱动芯片作为功率驱动器件，结合电流、转速反馈电路等实现对两相混合式步进电机的数字控制。SCI串行通讯程序完成了电机控制系统与上位计算机的实时通讯，使上位计算机可以监测和控制步进电机的工作状态。在控制策略方面，本文通过分析两相混合式步进电机的数学模型，介绍了两种电机控制策略——步进电机细分控制和步进电机转矩矢量控制，并且利用MATLAB的SIMULINK工具箱对之进行了仿真。步进电机细分控制策略能够有效地克服电机低频振动的问题，提高了电机在中、低速运行时的性能。步进电机转矩矢量控制策略能够提高电机输出转矩的稳定性和幅值，也提高了电机的稳态和动态特性。本文给出了系统的运行结果。结果表明基于DSP的两相混合式步进电机数字控制系统能够提升电机性能。具有良好的发展潜力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章概述  9-16
  1.1 步进电机控制的现状与发展趋势  9-13
    1.1.1 步进电机的特性及优缺点  9-10
    1.1.2 步进电机的不同控制方式及发展趋势  10-13
    1.1.3 步进电机控制系统的实现  13
  1.2 本课题的研究对象、基本内容和期望目标  13-15
  本章小结  15-16
第二章两相混合式步进电机的电磁模型  16-26
  2.1 步进电机的技术指标及分类  16-18
    2.1.1 步进电机的技术指标  16
    2.1.2 步进电机的种类  16-18
  2.2 两相混合式步进电机的电磁原理  18-21
    2.2.1 两相混合式步进电机的结构  18-19
    2.2.2 两相混合式步进电机的磁链及电感  19-21
  2.3 两相混合式步进电机的转矩星矢量分析  21-23
  2.4 两相混合式步进电动机的数学模型  23-25
  本章小结  25-26
第三章基于DSP的两相混合式步进电机细分控制  26-33
  3.1 两相混合式步进电机细分控制原理  26-29
    3.1.1 步进电机频域划分及角速度波动的特点  26-27
    3.1.2 两相混合式步进电机细分控制理论  27-29
  3.2 利用DSP实现两相混合式步进电机细分控制  29-32
    3.2.1 DSP技术与芯片介绍  29-30
    3.2.2 利用DSP实现两相混合式步进电机细分控制系统的结构  30-32
  本章小结  32-33
第四章两相混合式步进电机转矩矢量控制  33-44
  4.1 两相混合式步进电机转矩矢量控制原理  33-38
    4.1.1 电机绕组电流空间矢量坐标变换  33-34
    4.1.2 利用H桥驱动电路实现电机两相电压的SVPWM输出  34-37
    4.1.3 步进电机转矩矢量控制的实现  37-38
  4.2 利用MATLAB对两相混合式步进电机转矩矢量控制系统仿真  38-43
  本章小结  43-44
第五章系统硬件电路的设计与实现  44-55
  5.1 系统硬件电路的总体结构  44-45
  5.2 DSP电机控制器部分的硬件设计  45-50
    5.2.1 DSP微处理器、外扩RAM以及外围电路的设计  45-46
    5.2.2 控制器电源管理与电平转换电路的设计  46-47
    5.2.3 接口电路的设计  47-49
    5.2.4 电流反馈、速度反馈电路的设计  49
    5.2.5 过电流保护电路的设计  49-50
  5.3 电机功率驱动电路的设计  50-51
  5.4 其它电路设计  51-53
  5.5 硬件设计的说明  53-54
  本章小结  54-55
第六章系统控制软件的设计与实现  55-70
  6.1 TMS320C2XX DSP C语言程序编写和调试  55-57
    6.1.1 TMS320C2XX C编译器介绍  55
    6.1.2 利用TMS320C2XX C编译器开发DSP应用程序的步骤  55-56
    6.1.3 头文件和命令文件的编写和配置  56-57
  6.2 系统控制软件的总体组成  57-58
  6.3 步进电机控制软件主程序的设计  58-59
  6.4 正、余弦函数表的生成  59-60
  6.5 A／D转换程序的设计  60-63
  6.6 PWM信号产生程序的设计  63-66
  6.7 过电流保护中断程序的设计  66
  6.8 串行接口SCI通讯程序的设计  66-69
  6.9 其他程序模块的设计  69
  本章小结  69-70
第七章结论与展望  70-74
  7.1 系统运行结果显示  70-71
  7.2 关于细分控制若干问题的讨论  71-73
  7.3 本控制系统的应用展望和有待改进之处  73-74
参考文献  74-77
附录1  77-79
附录2  79-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加科研项目  82

基于DSP的两相混合式步进电机细分控制及转矩矢量控制

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