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随着数字技术的不断发展和提高,以数字信号处理器为核心的电机控制极大地提高了机电传动系统的效率,也改变了机电传动系统的面貌,因此,开发以DSP为核心的电机运动控制实验平台,对教学和科研具有现实的意义。本文结合电机运动控制技术的现状,围绕控制系统的建立,包括控制主板的硬软件设计,就所涉及的主要技术问题进行了分析和研究。
通过对典型DSP控制系统的结构分析,针对本电机控制实验平台提出了带传感器的PWM闭环控制整体方案和基于DSP和CPLD控制的主板设计方案,并阐述了系统各部分的功能以及相互间的关系。
在硬件方面,首先设计了基于TMS320LF2407A和EPM3128ATC100的控制主板,并利用VHDL语言编写CPLD的底层驱动以完成总线控制和译码功能,使主板实现了脉宽调制输出、正交编码脉冲输入、边沿捕捉等专用电机控制功能,还通过扩展了LCD接口,使系统实现了简单的本地显示。论文还针对实现以上目标所涉及到的具体技术问题,如开发环境的建立、DSP配置文件的生成、基于JTAG的调试等,进行了必要的论述。
此外,结合被控对象的特性进行了直流电机驱动电路的设计和调试,包括PWM控制信号的隔离放大、H桥可逆驱动、检测信号的采集和反馈等部分,加之控制主板和直流电机,使实验平台成为一个完整的控制系统。
论文还针对实验系统建立了物理控制模型,并利用MATLAB软件分别采用P控制、PD控制、PI控制和PID控制对系统模型进行时域和频域的仿真分析,并选择了适当类型的校正环节和控制参数,在DSP硬件实验平台上初步实现了系统的全数字PID闭环控制,为进一步研究电机控制系统的先进控制算法提供了参考。
最后,对全文进行了总结并对课题提出了展望。