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在当今电气传动领域，由于直流电动机具有极好的运行性能和控制特性，因此在要求速度调节范围宽、响应快的电气传动中，仍广泛采用直流电动机作为执行电机的直流调速系统。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑，方便，易于在大范围内平滑调速，过载能力大，能受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起制动和反转，能满足生产过程自动化系统中的许多特殊运行要求［１］。所以直流调速系统至今仍然被广泛地用于自动控制要求较高的各种生产部门，是调速系统的主要形式。近年来，直流电机的控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域，以及新型功率电子元器件的不断出现，使采用全控型开关功率元器件进行全数字化直流脉宽调速已成为主流。随着电子技术，特别是电子计算机的高速发展，带来了伺控制系统向智能化方向的快速发展。从当前情况看，直流电动机能在大范围内实现精密的速度控制，所以，要求系统调速性能高的场合都在广泛使用直流电机控制系统。目前直流调速系统在传动领域中仍占重要的地位［２］。 本文在认真学习了直流电机调速原理和数字信号处理芯片工作原理的基础上，以ＴＩ公司推出的电机控制专用微处理器ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２数字信号处理器为系统的控制核心，以Ｌ２９８Ｎ集成芯片为直流电机驱动电路，运用ＰＷＭ技术和ＰＩ控制算法对数字直流调速系统进行了设计。易趴网
１、基本原理
直流电机的主要调速方法
式（１）
式（１）中：Ｕ为电枢电压；
a I 为电枢电流；
R 为电枢电路总电阻；
e
C 为与电机结构有关的电动势常数；ｎ为转速；为励磁磁通。由式（１）可知直流电机的主要调速方法有三种。（１）调压调速—调节电枢电压Ｕ，使电机速度在宽广的范围内平滑变化；（２）弱磁调速—改变励磁磁通大小使转速变化，但基于电机铁磁饱和考虑只能在额定速度以上通过弱磁做升速运行，限制了调速范围；（３）串电阻调速—通过增大电枢电阻实现调速，并伴随有巨大的功率损耗、发热和运行效率下降，很少采用。因此，直流电动机主要采用调压调速方式。
本文设计的直流调速系统采用闭环系统。闭环系统要在开环系统的基础上加上转速检测环节，如图２．１所示。目标转速和测速器检测到的电机当前转速相减，结果作为处理器的输入，处理器根据这个结果控制ＰＷＭ的占空比。当电机的实际转速比目标转速快时，处理器把ＰＷＭ的占空比调低，电机的转速变慢。当电机的实际转速比目标转速慢时，处理器把ＰＷＭ的占空比调高，电机的转速变快。如
基于ｄｓｐ直流电机调速系统的设计
李方圆 李晓
(中北大学信息与通信工程学院 山西太原 030051)
摘要：在工程实践中，有许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的静，动态性能。采用DSP 控制器控制后，整个调速系统实现全数字化，结构简单，可靠性高，操作维护方便，电机稳态运行时转速精度可达到较高水平。直流电机具有调速平滑，调速范围广等优良的调速特性。又由于直流调速系统是自动化专业教学的重点，本设计为学生们提供了一个良好的实验平台，同学们可以通过此平台进行直流电机调速的实验，可以通过改变PI 参数理解PID 算法对直流电机启动和调速性能的影响。
关键词：dsp 直流电机 调速中图分类号：TM33文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)12-0128-03
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｃ ｍｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ
LI Fang-yuan,lixiao
(1North University of China. The College of Information and Communication, Taiyuan 030051, China)
Abstract ：In engineering practice, There are many production machinery requirements in a certain range for speed smooth adjustment ，and ask to have good static and dynamic performance. After the controlling of DSP controller the speed control system can realize full digital, simple structure, high reliability, convenient operation and maintenance, and the motor steady state operation speed precision can achieve a higher level. And because of dc speed regulating system is the emphasis of the teaching of automation and this design provides students a good experiment platform, so that Students can experiment through the platform for dc motor speed control ,and they can change the parameters of pi to understand the influence of pid algorithm for dc motors
’starting and the performance of speed controlling.
Key Words ：dsp dc motor speed control
图1 PWM 闭环控制系统组成
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此反复调节，直到达到目标转速。测速器可以用光电传感器、霍尔传
感器、测速发电机、脉冲编码器等实现。（如图１）
r516
２、调速系统整体设计方案
基于ＤＳＰ的数字直流调速系统的硬件结构框图如图２所示。整个系统由被控电机、功率电路、Ｄ
ＳＰ控制电路、转速检测元件、光耦隔离电路和上位ＰＣ机几部分组成。
图2 调速系统硬件结构
调速系统实验平台的整体结构为主从式计算机结构。上位机采用ＰＣ机，下位机采用ＴＩ公司的ＤＳＰ－ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２。ＰＣ机主要完成控制系统任务管理，即通过ＬａｂＶＩＥＷ对ＤＳＰ发出转速命令，接受ＤＳＰ返回的转速数据并且对转速进行实时显示。
ＤＳＰ主要完成控制
算法的实现、对电机驱动电路的控制和对转速的实时采集。主机和从机之间采用串行通讯方式交换信息。
2.1 DSP 控制电路设计
（１）ＤＳＰ电源电路：
图3 DSP 电源电路
ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２采用高性能静态ＣＭＯＳ技术， Ｉ／Ｏ供电电压及ＦＬＡＳＨ编程电压为３．３Ｖ，内核供电电压降为１．８Ｖ（１３５ＭＨｚ）１．９Ｖ（１５０ＭＨｚ），故选用ＴＩ公
司的双路输出低压降稳压器ＴＰＳ７６７Ｄ３１８，将输入的５Ｖ直流电压稳压输出一路为３．３Ｖ，一路为１．８Ｖ。同时５Ｖ、３．３Ｖ、１．８Ｖ电压都采用发光二极管指示电源状态，具体连接关系如
图３所示。
（２）复位电路：（如图４）复位电路如图４所示，采用美信公司的ＭＡＸ７０８Ｒ。ＭＡＸ７０８Ｒ是一种微处理器电源监控和看门狗芯片，可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号。复位信号可由ＶＣＣ电压、手动复位输入，或由独立的比较器触发。
（３）ＳＣＩ接口电路：ＭＡＸ３２３２是一款３．０Ｖ－５．５Ｖ供电、低功率的ＲＳ２３２收发器，支持高达１Ｍｂｐｓ的通信速率，仅需要四个０．１ｕＦ的电容作为外部元件即能工作。ＤＳＰ与ＭＡＸ３２３２连接关系示意图如图５所示。
ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２片内集成了两个ＳＣＩ（串行通信接口）模块，这里使用了它的ＳＣＩＢ，ＤＳＰ通过ＳＣＩＴＸＤＢ（ＧＰＩＯＧ４）向ＰＣ机发送数据，通过ＳＣＩＴＸＤＢ（ＧＰＩＯＧ
５）接收来自ＰＣ机的数据。
图5 串行通信接口电路
图6 L298直流电机驱动电路
2.2 驱动电路及速度检测电路设计
Ｌ２９８驱动电路：Ｌ２９８直流电机驱动电路设计如图６，ＥＮＡ与
ＥＮＢ接５Ｖ电源使能，ＶＳＳ接５Ｖ逻辑电源，ＶＳ接２
４
Ｖ功率电源，Ｄ１到
图4 复位电路图7 程序总体结构图
130
Ｄ８为续流二极管，ＩＮ１到ＩＮ４为５Ｖ的ＰＷＭ逻辑电平输入。ＭＣ７８０５为电源转换芯片，把２４Ｖ电源ＶＳ转换为５Ｖ电源ＶＳＳ以供给逻辑电平电源，ＤＳ１为发光二极管作为驱动电路的电源指示灯。
抗生素制作方法３、程序总体设计
ＤＳＰ直流电机调速程序是本实验平台实现各种控制策略、控制算法的核心所在，由系统初始化程序、主程序、中断服务子程序、ＰＩ子程序、键盘控制子程序等组成。程序采用结构化模块设计思路，通过调用子程序模块来实现各种功能，便于系统的扩展。ＤＳＰ应用程序的总体结构如图７。
程序中首先完成键盘按键的宏定义，中断函数的声明，各个子函数的声明以及系统用到的所有变量的定义。然后对系统及各个外设模块进行初始化。最后程序进入一死循环，等待中断和按键按下。中断子程序由定时器Ｔ１周期中断、定时器Ｔ２周期中断、捕获中断和ＳＣＩ中断子程序构成。
４、系统调试结果
本文设计了数字直流电机的脉宽调速系统硬件和软件，在设计
这个实验平台后进行了物理实验验证。直流电机参数如下：
额定功率：３５ｗ额定转速：５０００ｒｐｍ额定电流：
wan-107
１．４Ａ额定电压：２４Ｖ
脉康合剂
乙基氯化物4.1 硬件系统连线
硬件系统连接如图８所示。
图8 硬件系统连接图
图9 电机启动波形
4.2 启动过程波形
转速由０到２０００ｒｐｍ启动，ＬａｂＶＩＥＷ采集的启动过程速度波形如图９所示。其上升时间大约２秒，
运行状态比较稳定。
图10 电机1000转/分时的速度曲线
图11 电机1500转/分时的速度曲线
4.3 不同转速时的波形
把电机速度分别设定为１０００ ｒｐｍ，１５００ ｒｐｍ，２０００ ｒｐｍ和２５００ｒｐｍ时的速度波形分别如图１０，１１，
１２和１３所示。
图12 电机2000转/分时的速度曲线
图13 电机2500转/分时的速度曲线
５、结语
近年来，由于电力电子器件、微处理器的发展和控制技术的进
步，对直流电机控制系统向全数字化的发展产生了巨大的推动作用。ＤＳＰ具有功耗小、速度快、集成度高等优点，不仅可以满足电机调速的要求，又能很大程度地减小硬件资源的使用，所以采用ＤＳＰ作为微控制器为核心是电动机控制技术的发展方向。参考文献
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