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基于DSP的无刷直流电机智能控制系统研究

基于DSP的无刷直流电机智能控制系统研究

点击数:7744 次   录入时间:03-04 12:04:03   整理:http://www.55dianzi.com   DSP/FPGA技术

  3.3 模糊控制规则设计

  速度环模糊控制规则采用if(条件) and  then(结果)的形式表达,根据经验并通过反复调试得到下述49条控制规则,模糊控制规则如表2所示。

  (1) if E is NB and EC is NB  then △Kp is PB,△Ki is NB,△Kd is PS;

  (2) if E is NB and EC is NM  then △Kp is PB,△Ki is NB,△Kd is NS;

  ┋

  (49) if E is PB and EC is PB  then △Kp is NB,△Ki is PB,△Kd is PB。


  3.4 模糊推理与模糊判决

  根据模糊控制规则,求出△KP、△Ki、△Kd的隶属度P△K、i△K、d△K;采用加权平均法计算出输出量△Kp、△Ki、△Kd的确定值;再将Kp、Ki、Kd的代入PID控制算法中,计算出速度环输出的控制量Un,完成了PID参数的在线自整定过程。

  T=10ms为采样周期。

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  3.5 控制程序设计

  在TMS320LF2407 DSP控制器上,采用C语言和模块化设计方法,设计出速度控制器和电流控制器的应用程序,包括主程序、模糊自整定PID子程序、PID程序、中断子程序等,完成初始化、参数给定、数据采集、运算与转换、控制算法、控制量输出、PWM与ADC中断、逻辑换相、故障检测等,实现了对直流无刷电机的实时控制。模糊自整定PID子程序如图4所示。

  4 通讯与监控系统设计

  采用现场总线Modbus和上位监控技术,设计了通讯与监控系统的硬件电路和软件程序。用C语言和中断程序法设计了下位机通讯程序,包括端口初始化、确定通讯波特率、校验位、奇偶位、地址等。用VB语言的通讯控件MSComm对通讯端口进行初始化和通讯格式确定,并应用面向对象的程序方法设计了上位监控系统,包括系统命令、趋势组态、功能组态、状态检测等,如按下系统命令中的“参数设置”功能按钮,可进行速度给定nr,Kp0、Ki0、Kd0初值等值的设定;按下“显示设置”可观察Kp、Ki、Kd、n等实时参数。实现了上、下位机通过现场总线Modbus进行信息交换,人-机界面友好,操作方便灵活。

  5 系统调试结果

  系统速度环给定为650转/分,启动并运行系统,由上位机监控的可视化运行曲线可知,速度响应快,无超调,调节时间短,能快速实现正、反向运行,获得了较好的的起动性能与运行性能,满足了无刷直流电机系统对速度调节的平稳性和快速性的要求,转速特性如图5所示。

  6 结束语

  本文的创新点是融合了“现场总线,智能控制,数字检测,上位监控”等多种先进技术,充分利用了DSP速度快、运算能力强、资源丰富的优势;发挥了模糊自整定PID和PID控制算法的优势,使系统具有较快的响应速度和抗参数变化的鲁棒性;设计的通讯与上位监控系统,实现了系统的实时监控与远程控制,方便灵活,实际调试结果证明了该设计的有效性。我所研制的DSP实践开发系统已在高校和企业培训中心得到了应用,并具有较好的推广前景
 



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