基于TMS320LF2407A直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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2．1 AT89C51控制單元
AT89C51控制單元主要完成：1)通過(guò)鍵盤(pán)輸入接口設(shè)置給定轉(zhuǎn)速：2)液晶顯示用于顯示給定轉(zhuǎn)速、電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速和達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速；3)完成對(duì)雙口RAM中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的讀取，并將讀取的數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口電路導(dǎo)入上位機(jī)或通過(guò)D／A轉(zhuǎn)換電路輸入到模擬設(shè)備。其中，液晶顯示單元采用中文圖形兩用型液晶顯示模塊OCMJ4X8B-2；鍵盤(pán)輸入采用矩陣式按鍵鍵盤(pán)，并通過(guò)單片機(jī)調(diào)用預(yù)設(shè)漢字，還可輸入數(shù)字(用于設(shè)置轉(zhuǎn)速)；雙口模塊用于存儲(chǔ)TMS320LF2407A采集的變量波形數(shù)據(jù)。
2．2 TMS320LF2407A控制單元
圖3為TMS320LF2407A控制單元電路，主要包括光耦隔離、轉(zhuǎn)速檢測(cè)、電流檢測(cè)和電壓檢測(cè)等電路?？蓪?shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、轉(zhuǎn)速控制等功能。其中，光耦隔離電路是由4片東芝公司的TLPl27及相應(yīng)的限流電阻組成，實(shí)現(xiàn)TMS320LF2407A與IPM智能功率模塊的電氣隔離，并放大PWM信號(hào)。轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路采用歐姆龍1024原旋轉(zhuǎn)型線(xiàn)編碼器E682-CWZ6C，編碼器輸出的脈沖經(jīng)TMS320LF2407A內(nèi)部4倍頻后產(chǎn)生每轉(zhuǎn)4 096個(gè)脈沖，保證轉(zhuǎn)速精度。將采樣得到的數(shù)據(jù)與給定數(shù)據(jù)相比較，調(diào)整DSP輸出驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度，調(diào)節(jié)電機(jī)電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。電流采樣電路采用2片霍爾電流傳感器CN61M／TBC25C04；一路將檢測(cè)到的直流母線(xiàn)上瞬時(shí)電流值送入過(guò)流保護(hù)電路，當(dāng)其值大于過(guò)電流值
時(shí)，相應(yīng)過(guò)流保護(hù)電路動(dòng)作產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)，關(guān)斷PWM信號(hào)輸出：另一路檢測(cè)流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，使電動(dòng)機(jī)在調(diào)速的過(guò)程中保持該電流不變，從而保持輸出轉(zhuǎn)矩不變。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)TMS320LF2407A采用ADCIN00和ADCIN012通道采集電流信號(hào)。直流母線(xiàn)的采樣電壓通過(guò)ADCIN02通道輸入DSP，根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)，當(dāng)電壓超過(guò)設(shè)定的上下限時(shí)，DSP關(guān)斷PWM脈沖的輸出，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓和欠壓保護(hù)功能。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/163143.htm
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
該直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的原理框圖如圖4所示。其中，給定速度由鍵盤(pán)輸入接口電路輸入AT89C5l單片機(jī)控制系統(tǒng)，速度PI調(diào)節(jié)、電流PI調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速反饋量的計(jì)算由TMS320LF2407A編程實(shí)現(xiàn)。測(cè)得的電機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)AT89C51控制系統(tǒng)輸出到液晶顯示單元上實(shí)時(shí)顯示。
AT89C5l系統(tǒng)設(shè)定電機(jī)給定轉(zhuǎn)速和顯示實(shí)際轉(zhuǎn)速，其程序流程如圖5(a)所示。上電后，首先從P1口讀出由鍵盤(pán)輸入的給定轉(zhuǎn)速，并將該轉(zhuǎn)速存儲(chǔ)TMS320LF2407A的雙口RAM中，同時(shí)，給定轉(zhuǎn)速通過(guò)單片機(jī)P0口輸出到液晶顯示單元的驅(qū)動(dòng)控制器SEDl520，由SEDl520驅(qū)動(dòng)OCMJ4X8B-2顯示轉(zhuǎn)速，顯示范圍為0．9～999 r／min。當(dāng)TFMS320LF2407A工作后，ATF89C51先判斷有無(wú)鍵盤(pán)輸入(即給定轉(zhuǎn)速是否變化)；若變化，則將新的給定轉(zhuǎn)速寫(xiě)入雙口RAM并顯示。否則，從雙口RAM讀出電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速并顯示。TMS320LF2407A上電后運(yùn)行的主程序流程如圖5(b)所示。首先完成初始狀態(tài)的設(shè)定(包括對(duì)相關(guān)變量采樣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等)，然后讀出給定轉(zhuǎn)速，并判斷實(shí)際轉(zhuǎn)速是否達(dá)到給定轉(zhuǎn)速；若達(dá)到，則一直循環(huán)運(yùn)行；若未達(dá)到，則進(jìn)入中斷處理子程序，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，直到與給定轉(zhuǎn)速相等為止。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷子程序流程如圖5(c)所示。進(jìn)入子程序后首先讀出電流檢測(cè)量，與給定電流進(jìn)行比較，并對(duì)電流進(jìn)行PI調(diào)節(jié)。然后讀出實(shí)際轉(zhuǎn)速并將該轉(zhuǎn)速存儲(chǔ)在雙口RAM，判斷該電流是否與給定轉(zhuǎn)速相等，若相等則不進(jìn)行速度PI調(diào)節(jié)，否則相反，進(jìn)而改變PWM脈寬，退出中斷子程序。
評(píng)論