基于ARM的全数字双闭环无刷直流电动机控制系统设计.doc
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1、基于ARM的全数字双闭环无刷直流电动机控制系统设计传统的直流电机具有运行效率高、调速性能好等诸多优点因而在工业传动中占据着重要的地位,但其本身固有的机械换相器和电刷导致了电机容量有限、噪音大、容易产生火花和可靠性差等缺点。随着计算机技术和微电子技术的发展,无刷直流电动机用位置传感器和电子换相器取代了有刷直流电动机的电刷和机械换向器,同时很好的保持了传统直流电机的优点且具有比有刷直流电机更高的运行效率。因此直流无刷电机一经产生就在工业生产中取得了广泛的应用,尤其在节能减排已成为时代主题的今天,无刷直流电机高效率的特点更显示了其巨大的应用价值。1 全数字双闭环直流调速系统简介在稳态的情况下,直流电
2、动机仅仅采用单闭环转速PI调节就可以在保证直流调速非常系统稳定的前提下实现转速没有静差,即输出完全跟随输入。但在快速起制动、抗干扰能力强等控制系统对动态性能要求较高时,因电动机在单闭环系统中电流和转矩的动态过程不能得到及时有效的控制,因而需在控制系统中设置一个电流调节环用于调节电流。所以控制系统中有转速调节环、电流调节环两个调节环,且这两个调节环之间实行嵌套连接。图1及图2分别为模拟控制与全数字控制下双闭环控制系统的结构框图和双闭环直流调速系统结构框图。2 控制系统整体构成全数字双闭环无刷直流电动机控制系统主要由ARM嵌入式处理器、LCD触摸屏、光电耦合电路、驱动电路、逆变电路、电流检测电路、
3、直流无刷电机位置信号检测环节以及控制电路组成。本设计中的ARM处理器为其内核为Atmel公司的ARM9系列32位CPU AT91SAM9261S,它采用5级整数流水线,主频最高可达300MIPS,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统,在工业控制、检测设备和仪器仪表等需要高速数字信号处理的场合运用非常广泛。无刷直流电机控制系统整体框图如图3所示。当系统处在运行状态时,通过电阻给定转速信号,并经触摸屏实时显示及P、I参数设定,发出运行指令(如起动、正转、制动)。根据霍尔传感器检测到的电机位置信号控制换相,并计算电动机的转速来改变控制器的输出信号,从而调整电机
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