基于dsp的直流电机调速系统设计与实现

基于dsp的直流电机调速系统设计与实现内容摘要：

择 可以利用定时器 /计数器配合光电编码器的输出脉冲信号来测量电机的转速。 具体的测速方法有 M 法、 T 法和 M/T 法 3种。 M 法又称之为测频法，其测速原理是在规定的检测时间 Tc 内，对光电编码器输出的脉冲信号计数的测速方法，如图 2 所示，例如光电编码器是 N线的，则每旋转一周可以有 4N个脉冲，因为两路 6 脉冲的上升沿与下降沿正好使编码器 信号 4 倍频。 现在假设检测时间是 Tc，计数器的记录的脉冲数是 M1，则电机的每分钟的转速为 在实际的测量中，时间 Tc 内的脉冲个数不一定正好是整数，而且存在最大半个脉冲的误差。 如果要求测量的误差小于规定的范围，比如说是小于百分之一，那么 M1就应该大于 50。 在一定的转速下要增大检测脉冲数 M1以减小误差，可以增大检 测时间 Tc单考虑到实际的应用检测时间很短，例如伺服系统中的测量速度用于反馈控制，一般应在 秒以下。 由此可见，减小测量误差的方法是采用高线数的光电编码器。 M 法测速适用于测量高转速，因为对于给定的光电编码器线数 N机测量时间 Tc 条件下，转速越高，计数脉冲 M1 越大，误差也就越小。 T法也称之为测周法，该测速方法是在一个脉冲周期内对时钟信号脉冲进行计数的方法，如图3 所示。 例如时钟频率为 fclk,计数器记录的脉冲数为 M2，光电编码器是 N线的，每线输出 4N个脉冲，那么电机的每分钟的转速为 为了减小误差，希 望尽可能记录较多的脉冲数，因此 T法测速适用于低速运行的场合。 但转速太低，一个编码器输出脉冲的时间太长，时钟脉冲数会超过计数器最大计数值而产生溢出。 另外，时间太长也会影响控制的快速性。 与 M法测速一样，选用线数较多的光电编码器可以提高对电机转速测量的快速性与精度。 7 M/T法测速是将 M法和 T法两种方法结合在一起使用，在一定的时间范围内，同时对光电编码器输出的脉冲个数 M1 和 M2 进行计数，则电机每分钟的转速为 实际工作时，在固定的 Tc时间内对光电编码器的脉冲计数，在第一个光电编码器上升沿定时器开始定时，同时开始记录光电编码器和时钟脉冲数，定时器定时 Tc时间到，对光电编码器的脉冲停止计数，而在下一个光电编码器的上升沿到来时刻，时钟脉冲才停止记录。 采用 M/T法既具有M 法测速的高速优点，又具有 T法测速的低速的优点，能够覆盖较广的转速范围，测量的精度也较高，在电机的控制中有着十分广泛的应用。 由于本实验脉冲数较多所以采用 M法。 PWM 就是 PULSE WIDTH Modulation 脉宽调制 矩形脉冲波形， 即 占空比可调的方波。 DSP 直接可以输出 PWM 波，所以不需要额外的硬件连接。 事件管理器（ Event Manager）是产生 PWM 波的核心模块，包括通用定时器、比较单元、捕获单元、 QEP电路等，这里主要用到通用定时器中的定时器 1。 图 2表示 EVA中通用定时器 1的相关寄存器，对这些寄存器进行配置是产生 PWM波的必经之路。 在事件管理器 A(EVA)中，要产生 PWM 波 ，需要设置 5个寄存器，分别为 T1PR、 T1CON、 T1CNT、 T1CMPR， T1PR为定时器 1的周期寄存器，存放的是计数周期， T1CON为定时器 1的控制寄存器，用于存放控制字， T1CNT为定时器 1的计数寄存器，存放的是当前的计数值， T1CMPR为定时器 1的比较寄存器，存放的是要比较的计数值。 以输出 1KHz，占空比为 50%的对称 PWM波形（即方波）为例，重点分析 事件管理器 EVA的的配置情况。 输出对称 PWM 波，即 T1 工作于连续增 /减计数模式下， PWM产生原理如图所示 ： 8 HzPRTTCLKf 12 10 6 PRT CPMRTPRTD 1 11  HzH SPCLK  PWM 的周期 sT610TCLK PR1T2 ， PWM 的频率 为 ， 高电平有效，则占空比为： 这里的 TCLK用内部时钟且大小为。 由 D=40%， f=1KHz,可以求得 T1PR=0x493E， T1CMPR=11250，表示为十六进制就是 0x2BF2。 本实验采用的是非对称 pwm。 波的产生 边沿触发或非对称 PWM信号的特点：调制波形不关于 PWM 周期中心对称的，每个脉冲的宽度只能从其脉冲的一侧来改变，为产生一个非对称 PWM信号必须将通用定时器 1设置为连续增计数模式且其周期寄存器的值必须与 PWM载波周期相对应，然后在 COMCONx寄存器中使能比较操作，将相应的输出引脚设置为 PWM输出，并使能输出当通用定时器 1启动后，在每个 PWM周期内，比较寄存器都会被新的比较值更新，以便通过及时调节 PWM 输出的脉冲宽度（占空比）来控制功率器件的开。