文档介绍：2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛
项目报告
题目: 基于DSP28335的永磁同步电机调速系统设计
组别: 专业组
应用类别: 先进控制类
平台: C2000
题目:基于DSP28335的永磁同步电机调速系统设计
摘要(中英文)
本控制系统的设计是为了实现基于TMS320F28335的永磁同步电动机的调速系统,并把它引用到全电动注塑机当中。本系统使用SVPWM的控制方法,通过采样电机电流和旋转变压器的位置信息,实现速度、电流双闭环控制。通过TMS320F28335的硬件浮点处理核心,实现应用于永磁同步电机的浮点算法,去取代过去的定点算法,提高代码效率。
Abstract: The control system is designed to realize TMS320F28335 based on the permanent synchronous motor speed control system, and put it to quoting all electric of injection molding machine. The system of the control method used SVPWM, through the sampling motor current and rotating transformer position information, realize speed, current double closed loop control. Through the TMS320F28335 hardware floating-point processing core, realize the application for permanent synchronous motor in the floating point arithmetic, to replace the past fixed-point algorithm, and improve the efficiency of the code.
引言
设计背景及目的
本永磁同步电机调速系统是全电动注塑机的其中一个应用部分。全电动注塑机凭借着其节约能源、清洁、噪声少、速度控制效果好、精度高、可重复性高、成本低等众多优点,成为了当下高端注塑机发展的一个方向。
全电动注塑机的所有运动机构都采用交流伺服电动机驱动,一个稳定高效的永磁同步电动机驱动方案成为了全电动注塑机性能的一个总要部分。本次设计以适用于全电动注塑机的永磁同步电动机控制系统为目标进行设计,采用TI公司的TMS320F28335作为控制核心。凭借TMS320F28335高速的运算能力,适用于电动机控制的各种外设,以及TMS320F283XX特有的硬件浮点运算能力,进行永磁同步电动机的调速控制系统的设计。
设计所要解决的问题
本次设计希望解决以下问题:
(1)完成TMS320F28335的永磁同步电动机控制板的设计。本系统自主设计系统控制板,以TMSF28335作为主控芯片,采用TI公司提供的丰富的软件资源进行电机控制算法的设计。
(2)完成各外设功能的设计及实现。本次系统应用了PWM、SPI、ADC、SCI等外设以及若干通用I/O口,每一部分都完成各自的功能与任务。本次设计必须在每一个模块功能的完整实现后,才能真正整合成一个完整适用的控制系统,以实现永磁同步电动机调速控制的功能。
(3)实现基于TMS320F28335的定点算法到浮点算法的转换。由于TI公司提供的电机控制的各种库函数大部分是由原来的TMS320F28XX定点芯片转换过来的函数,函数主要还是使用IQ库进行运算。为了发挥TMS320F28335强大的硬件浮点运算功能,提高代码的效率,必须在设计出浮点的控制方法。
(4)实现调速系统的PID闭环控制。PID控制是经典控制当中的应用最广,最有效的控制方法之一。永磁同步电动机的调速系统的速度、电流双闭环的PID参数的调试和确定是系统稳定运行的一个关键。
(5)提高调速系统的稳定性和鲁棒性。在完成PID控制的基础上根据不同速度、负载智能改变PID参数的控制方法。
(6)与PC通信进行电机的控制。通过SCI与PC机进行通信控制,实现PC机发送命令控制运动。
系统方案
系统整体设计方案
永磁同步电机磁场定向控制原理框图
,整个永磁同步电机调速系统工作在速度控制模式下,通过串行SCI接口输入速度值以及电机转向。当输入位置控制信号,信号回首先输入位置环,位置环输出速度信号,速度环对输入速度信号进行PI调节,输出Q轴参考电流