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基于DSP的电瓶车直流调速系统的研究与设计

作　者: 王玄君
导　师: 李志宏
学　校: 武汉理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 电瓶车有刷直流电机 DSP2407 PID控制模糊控制
分类号: U482.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近些年来,随着人们对保护生态环境意识的逐渐提高,电动车得到了迅速发展,目前电动车多使用电能、电池能或太阳能作为能源,这些能源的使用不会产生有毒的汽车尾气,起到了环保作用。如今随着人民的生活水平不断改善,出现了诸如旅游观光车这种小型电动车作为人们休闲或观光的代步工具,同时由于蓄电池观光车有环保无排放、噪音低、操作简单、维护使用费用较低等特点,使用的范围越来越广,相信这种电瓶车在将来会成为人们广泛应用的一种交通工具。本课题的研究对象为小型的电动车,要求启动转矩较大、速度调节稳定等性能。本文首先根据电机在不同励磁方式的不同特点进行分析,从而进行电动车上电机的选择,然后进行电动车数字双闭环的设计,给出了数字PI调节器的控制算法,并对电动车系统分别进行了硬件和软件的设计,最后利用Matlab的Simulink模块对电机进行模糊控制的仿真。本文使用了TI公司的TMS320LF2407做为主控制器,电枢采用半桥控制,通过功率驱动芯片IR2110来进行PWM信号的输出与关断,从而有效控制电机转速；励磁线圈采用了四象限全桥控制,实现电动车的正、反转；在PWM输出的主回路中还设计有电动车制动时的能量回馈电路。在硬件设计上,本文对电动车系统的电源电路、功率主电路、转速检测电路、电流采样电路、电机调速电路以及系统保护电路进行了分析和设计。在软件方面,应该完成以下的功能：1.实现电动车的正反转、启动和停止功能；2.检测电动机电流和进行电动机转速计算；3.实现电动机速度、电流的双闭环反馈控制,通过PID运算进行速度、电流调节。本文从初始化模块、起停模块以及中断服务模块来对系统进行软件设计。在文章的最后利用Matlab对电机进行模糊PI复合控制的设计,进行了电机模糊控制的仿真建模以及模糊规则的设计等,并对电机在模糊控制下和PID控制下分别进行仿真实验,通过对比实验结果进行分析,可以得出模糊控制使电机能够得到更加优越的响应特性的结论。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
  1.2 目前电动车的发展现状  10-11
  1.3 电动车的研究方向  11-13
  1.4 本课题研究内容及论文安排  13-14
第2章数字控制双闭环直流调速系统的设计  14-22
  2.1 直流电机调速原理与方式  14-15
  2.2 直流脉宽调速系统原理与PWM变换器的数学模型  15-17
  2.3 双闭环调速系统的组成及数学模型  17-21
  2.4 数字控制器的设计  21-22
第3章系统硬件设计  22-33
  3.1 TMS320LF2407简介  22-24
  3.2 系统总体设计  24-25
  3.3 电源电路设计  25-26
  3.4 功率主电路设计  26-28
    3.4.1 功率驱动芯片介绍  26
    3.4.2 功率驱动主回路设计  26-27
    3.4.3 功率管驱动电路设计  27-28
  3.5 转速检测电路设计  28-30
    3.5.1 传感器的选用及介绍  28-29
    3.5.2 转速检测硬件电路  29-30
  3.6 电流采样电路设计  30-31
  3.7 电机调速电路  31
  3.8 保护电路设计  31-33
    3.8.1 高低速限速电路  31-32
    3.8.2 过流、欠压保护电路  32-33
第4章软件部分设计  33-45
  4.1 开发环境及流程介绍  33
  4.2 软件的总体设计  33-34
  4.3 主程序模块设计  34-39
    4.3.1 初始化模块设计  35-39
    4.3.2 启停模块设计  39
  4.4 中断程序设计  39-42
    4.4.1 转速信号捕获中断子程序  39-40
    4.4.2 A/D中断模块  40-42
  4.5 电流、转速PI调节器设计  42-45
第5章模糊PI调节器设计及Matlab仿真  45-58
  5.1 模糊控制的发展及其特点  45-46
  5.2 模糊控制器的设计  46-50
    5.2.1 模糊控制器的原理与结构  46-48
    5.2.2 模糊控制器的设计内容与原则  48-50
  5.3 模糊—PI复合控制  50-51
  5.4 模糊PI控制器的matlab仿真  51-58
    5.4.1 Simulink介绍  51-52
    5.4.2 模糊推理系统编辑器简介  52-53
    5.4.3 模糊控制器的MATLAB仿真  53-58
第6章总结与展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
作者攻读硕士学位期间论文发表情况  62

基于DSP的电瓶车直流调速系统的研究与设计

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