电梯门机控制器的算法研究和软件设计

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近年来,随着电梯市场快速成长,电梯相关产品取得了良好的发展。门机控制器作为电梯重要部件之一,经历了驱动同步电机的门机控制器、驱动异步电机的门机控制器以及驱动永磁同步电机的门机控制器三个阶段。由于永磁同步电机具有体积小、效率高、转矩电流比高等优点,目前已受到各大电梯厂家的重视,并积极投入精力去尝试开发。同时,门机控制器作为一种工业控制领域的产品,其内部控制器的软件架构,通用的做法为采用前后台的操作系统。针对处理任务量少、实时性要求不高的控制器而言,能够满足需求,但对于一些实时性要求较高且任务处理复杂的控制单元,如:电梯专用变频器、门机控制器等,会导致软件任务分配不方便,而且软件工程师在搭建平台时往往取决于个人经验和风格,这样势必导致软件难以协同开发。因此,对于经验不足的软件工程师来说,可能导致其在软件架构搭建时,任务分配不合理,造成CPU资源的不必要浪费。本论文主要从驱动永磁同步电机的门机控制器算法,包括磁场定向控制的原理、速度环和电流环的闭环原理、转子初始位置确定方法、电机内部参数自测方法以及脉宽调制原理,通过对这些算法的理论研究并分析,得出它们的算法模型和软件实施方案。由于嵌入式实时操作系统,如:μC/OS、FreeRTOS、Vxworks等,具有占用内存少、代码紧凑、运行效率高等特点,是实时操作系统典型的应用平台。因此,本论文采用μC/OSII操作平台进行研究,分析该操作系统的基本结构和工作原理,并移植于门机控制器的软件。本论文试图通过对门机控制器的软件算法以及实时操作平台的研究和分析,提供门机控制器软件处理的基本解决方案,并通过实际验证分析该方案的基本效果,从而为开发一款新的门机控制器提供基本的思路。
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