摘要：為提高伺服系統(tǒng)中無刷直流電機(jī)的控制效果，設(shè)計(jì)了以DSP為核心的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)方案。本控制系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)在于利用數(shù)字信號(hào)處理器的高速實(shí)時(shí)運(yùn)算處理功能，易于實(shí)現(xiàn)各種高效的控制算法，很好地解決了伺服系統(tǒng)中PWM信號(hào)的生成、電動(dòng)機(jī)速度反饋和電流反饋等問題。并結(jié)合模糊控制算法進(jìn)行了仿真研究，達(dá)到無刷直流電機(jī)的高精度伺服控制的目的。
關(guān)鍵詞：無刷直流電機(jī)；DSP；PWM控制；Sinmulink仿真

在伺服傳動(dòng)系統(tǒng)中，無刷直流電動(dòng)機(jī)(BLDCM)是一種新型的無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高及慣量小和控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于伺服控制精密數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人等領(lǐng)域。隨著BLDCM應(yīng)用領(lǐng)域的推廣，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能、魯捧性、控制精度等要求越來越高。
本文以三相四極無刷直流電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，結(jié)合PID控制和模糊控制各自的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了一套基于TI公司的C2000系列TMS320F2812 DSP為核心的全數(shù)字永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，以期滿足BLDCM伺服控制系統(tǒng)的高精度、快速性、穩(wěn)定性和魯捧性的要求。

1 總體方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)沒計(jì)采用三相四極無刷直流電動(dòng)機(jī)PWM控制方案，逆變橋的通電方式采用兩兩導(dǎo)通方式該系統(tǒng)主要由三相四極無刷直流電動(dòng)機(jī)、控制器、電子開關(guān)電路和化置檢測(cè)器四部分組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

功率驅(qū)動(dòng)方式采用三相Y型全橋驅(qū)動(dòng)電路，如圖2所示。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵就是通過位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)三閉環(huán)結(jié)構(gòu)最終實(shí)現(xiàn)位置的伺服控制。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，位置環(huán)在最外面，是本系統(tǒng)的主環(huán)，電流調(diào)節(jié)環(huán)和速度調(diào)節(jié)環(huán)在里面，兩者都是為位置環(huán)而服務(wù)，電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，位置調(diào)節(jié)器采用PID調(diào)節(jié)器，以TMS320F2812微控制器為控制核心，以功率MOSFET管構(gòu)成逆變器。通過改變逆變器開關(guān)器件的PWM占空比來改變電機(jī)電楸端電壓，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

2 硬件設(shè)計(jì)
圖3給出了基于TMS320F2812 DSP的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。