基于DSP的無刷直流電動(dòng)機(jī)在線調(diào)試系統(tǒng)

宰文姣,王 博,何 可

(四川師范大學(xué),成都610101)

0 引 言

無刷直流電機(jī)(以下簡稱BLDCM)作為典型的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),具有運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好、無勵(lì)磁損耗、可靠性高、維護(hù)方便、體積小、便于控制等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航模、醫(yī)療器械、數(shù)控機(jī)床、家用電器、電動(dòng)車、電子產(chǎn)品、武器控制系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域[1]。

在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中為提高控制性能,通常應(yīng)用PID技術(shù)對(duì)BLDCM進(jìn)行位置、速度、功率的閉環(huán)調(diào)控。PID控制中的最優(yōu)參數(shù)P,I,D隨負(fù)載、應(yīng)用環(huán)境的不同而變化。現(xiàn)有研究在分析BLDCM的數(shù)學(xué)模型時(shí),結(jié)合了各種控制算法,利用MATLAB工具進(jìn)行仿真,獲取良好的PID控制器。文獻(xiàn)[2]采用數(shù)字式增量PID算法和PWM控制技術(shù),提高了無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制精度;文獻(xiàn)[3]在MATLAB/Simulink中搭建了軸向磁通雙凸極永磁電機(jī)模型,采用了速度模糊PID控制進(jìn)行仿真,結(jié)果表明模糊PID控制無論在響應(yīng)速度、超調(diào)量還是在穩(wěn)定誤差等方面均優(yōu)于PID控制;文獻(xiàn)[4]采用離散PID控制和滯環(huán)電流跟蹤型PWM控制,為實(shí)際電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了新思路;文獻(xiàn)[5]將PID控制、模糊控制和微粒群算法相結(jié)合,設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)化控制方案,仿真結(jié)果表明該方案具有最優(yōu)的動(dòng)、靜態(tài)性能和抗干擾能力。前述研究中,最佳PID參數(shù)是根據(jù)現(xiàn)場工程師的經(jīng)驗(yàn)初步確定,反復(fù)離線修改在線調(diào)試,逐步獲取較為滿意的值。顯然這種方式對(duì)工程師的要求極高,獲取最佳參數(shù)的過程偶然因素占較大成分,并且耗時(shí)多。文獻(xiàn)[6]將PSO算法應(yīng)用于模糊控制器的設(shè)計(jì)中,可以在線自動(dòng)調(diào)整模糊控制器的量化因子Ke,Kec和比例因子Ku,進(jìn)而調(diào)整PID的3個(gè)參數(shù)kp,ki和kd,較好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速——無超調(diào)的動(dòng)態(tài)性能。文獻(xiàn)[7]根據(jù)常規(guī)PID和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各自的優(yōu)勢,設(shè)計(jì)了適應(yīng)PID的單神經(jīng)元同時(shí)可以在線學(xué)習(xí)的智能控制的算法去調(diào)整權(quán)值,從而簡單地實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的自適應(yīng)。文獻(xiàn)[6-7]所提出的方法是根據(jù)BLDCM的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)的,然而,BLDCM具有非線性、強(qiáng)耦合性,數(shù)學(xué)模型難以確定,因此采用上述方法獲取的PID控制器,應(yīng)用于實(shí)際控制系統(tǒng)中誤差較大。

本文基于可靠、穩(wěn)定、便捷的原則,PC端用Microsoft Visual Basic6.0為工具編寫了BLDCM在線監(jiān)測、調(diào)試、控制上位機(jī)系統(tǒng),將DSP作為下位機(jī)控制系統(tǒng),通過上、下位機(jī)聯(lián)合控制從而實(shí)現(xiàn)BLDCM的在線調(diào)試,在線及時(shí)獲取最佳PID參數(shù)。該方法操作簡單,可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場和遠(yuǎn)距離的BLDCM運(yùn)行數(shù)據(jù)檢測與控制,可減小應(yīng)用于實(shí)際控制系統(tǒng)中的誤差。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

本文的BLDCM在線調(diào)試系統(tǒng)包括PID閉環(huán)調(diào)速單元、電機(jī)工作現(xiàn)場監(jiān)測與控制單元、上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制單元和下位機(jī)單元;其中,PID閉環(huán)調(diào)速單元包括控制器模塊、霍爾元件模塊、測速模塊、PWM模塊及PID調(diào)速模塊;電機(jī)工作現(xiàn)場監(jiān)測與控制單元包括鍵盤電路模塊和顯示電路模塊。圖1是設(shè)計(jì)的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。

圖1 BLDCM控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)的工作原理:上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制單元用于向下位機(jī)單元發(fā)送命令并用于接收下位機(jī)單元反饋回的數(shù)據(jù)。上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制單元包括監(jiān)測模塊和控制模塊;監(jiān)測模塊用于刷新實(shí)時(shí)曲線,先將串口接收回來的數(shù)據(jù)保存為滑動(dòng)數(shù)組,然后每隔1 s將數(shù)組中的數(shù)據(jù)繪制成曲線再更新數(shù)組的內(nèi)容;控制模塊用于顯示從下位機(jī)單元接收回來的轉(zhuǎn)速和占空比數(shù)據(jù),并且將控制指令發(fā)送給下位機(jī)單元間接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

下位機(jī)單元一方面用于接收上位機(jī)監(jiān)測與控制單元的命令經(jīng)過處理后傳遞給BLDCM;另一方面用于將各種傳感器監(jiān)測回來的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后回傳給上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制單元?？刂破髂K通過串口協(xié)議與上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制單元通信,控制器模塊通過鍵盤電路模塊輸入信號(hào),控制器模塊通過顯示電路模塊輸出信號(hào),所述的上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制單元(以下簡稱上位機(jī))和下位機(jī)單元(以下簡稱下位機(jī))之間通過串口進(jìn)行通信。

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要模塊如圖2所示,包含有電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、TMS320F28335控制模塊、BLDCM模塊(包含驅(qū)動(dòng))、PWM模塊、測速模塊、PID閉環(huán)控制模塊(純軟件算法方式)、通信模塊、人機(jī)交互模塊(鍵盤模塊和顯示模塊)。其中,電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用日本Nidec的24H677H010 BLDCM,該電機(jī)為三相六極永磁無刷直流電動(dòng)機(jī),其定子繞組反電勢為120°的梯形波,采用兩相導(dǎo)通三相六拍運(yùn)行方式。供電電壓9～12 V,采用12 V開關(guān)電源。

圖2 硬件電路框圖

2.1 控制部分

系統(tǒng)控制部分選用的核心器件是TI公司的TMS320F28335,相較于以往的定點(diǎn)DSP,其精度更高,功耗更小,性能更好,成本更低,外設(shè)集成度高,數(shù)據(jù)及存儲(chǔ)量大,A/D轉(zhuǎn)換更精確快速[8]。

DSP及其相關(guān)外圍電路構(gòu)成了控制部分;外圍電路包括:電平轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路及存儲(chǔ)器。由于 TMS320F28335具有片上Flash,OTPROM及SARAM存儲(chǔ)器,故外圍電路無需考慮存儲(chǔ)器接口問題。本設(shè)計(jì)中電壓等級(jí)的變換采用AMS1117系列穩(wěn)壓器;通過在晶振管腳間接入無源晶振啟動(dòng)芯片自帶的內(nèi)部振蕩器為TMS320F28335提供時(shí)鐘;采用上電復(fù)位方式,選用IMP809S型電源監(jiān)控芯片來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠復(fù)位;DSP有JTAG硬件測試仿真接口,它可以與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[9]。

2.2 驅(qū)動(dòng)模塊

BLDCM中的轉(zhuǎn)子位置傳感器用來檢測轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置,然后將檢測結(jié)果傳送給邏輯控制電路,產(chǎn)生相應(yīng)的觸發(fā)脈沖,控制驅(qū)動(dòng)電路中功率開關(guān)器件的通、斷,繼而BLDCM中的逆變器控制電機(jī)定子各相繞組的導(dǎo)通順序和時(shí)間,產(chǎn)生相應(yīng)的電樞磁場,與轉(zhuǎn)子永磁體在氣隙內(nèi)形成的氣隙磁場合成,從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)[10]。

TMS320F28335內(nèi)部含6組共12個(gè)EPWM(增強(qiáng)型脈寬調(diào)制模塊)和6個(gè)HRPWM(高分辨率脈寬調(diào)制模塊),每個(gè)完整的EPWM通道由兩個(gè)PWM輸出組成,即EPWMA和EPWMB,完整的EPWM模塊控制和狀態(tài)寄存器裝置由這幾個(gè)子模塊構(gòu)成:計(jì)數(shù)比較子模塊,動(dòng)作限定子模塊,死區(qū)產(chǎn)生子模塊,錯(cuò)誤聯(lián)防子模塊,事件觸發(fā)子模塊,PWM斬波子模塊。本系統(tǒng)中只需將一路PWM輸出端口與BLDCM驅(qū)動(dòng)器的PWM端口相連即可進(jìn)行調(diào)速。

2.3 測速模塊

電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量方式主要有3種:脈沖數(shù)字測速、霍爾元件測速和集成電路測速,本文選用槽型光耦模塊,測速原理屬于數(shù)字脈沖式,其內(nèi)部電路圖如圖3所示,本系統(tǒng)選用的是寬電壓LM393比較器,驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng),電流超過15mA,可工作于3.3 V或5 V電壓環(huán)境下,有遮擋時(shí)輸出高電平,無遮擋時(shí)輸出低電平。由于采用物理遮光計(jì)數(shù),因此穩(wěn)定可靠。在應(yīng)用時(shí)將傳感器模塊的D0輸出口接到TMS320F28335的外部中斷口,然后在程序中檢測計(jì)數(shù)即可完成BLDCM的測速。

圖3 槽型光耦模塊電路圖

2.4 串口通信

上位機(jī)和下位機(jī)之間通過串口進(jìn)行通信SCI,TMS320F28335內(nèi)部有3路獨(dú)立的SCI,在TMS320F28335中對(duì)SCI的配置主要針對(duì)以下寄存器:SCICCR(停止位、是否回環(huán)、校驗(yàn)方式、數(shù)據(jù)位),SCICTL1(發(fā)送接收使能),SCICTL2(中斷使能),SCIHBAUD,SCILBAUD(波特率)等。對(duì)SCI異步串口通信的實(shí)現(xiàn),主要分為發(fā)送和接收兩大塊,程序中發(fā)送為主動(dòng),接收在中斷中完成。每當(dāng)檢測到有數(shù)據(jù),就暫時(shí)關(guān)閉接收中斷,然后開始連續(xù)接收3個(gè)字節(jié),之后重新打開接收中斷,并對(duì)之前接收到的數(shù)據(jù)(幀)進(jìn)行分析處理。

將DSP的SCI與PC機(jī)進(jìn)行串口通信,實(shí)時(shí)將當(dāng)前BLDCM轉(zhuǎn)速傳給PC機(jī),然后在PC機(jī)上顯示最近1 min內(nèi)的轉(zhuǎn)速曲線,并計(jì)算最大速度、平均速度等。同時(shí)PC機(jī)可以下達(dá)如起停、加減速、設(shè)定速度等命令控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

2.5 人機(jī)交互模塊

人機(jī)交互在硬件部分主要由鍵盤電路和顯示電路兩部分組成。

由于本系統(tǒng)的人機(jī)交互模塊采用層級(jí)式菜單控制,要求顯示設(shè)備的刷新速度快,故選用Nokia5110液晶顯示屏,內(nèi)部使用PCD8544驅(qū)動(dòng),Nokia5110模塊自帶PCB,帶背光控制。

鍵盤電路的設(shè)計(jì)主要是將鍵盤設(shè)置成簡單的左軟件、中軟件、右軟件的形式,然后分別連接到TMS320F28335的外部中斷,同時(shí)每當(dāng)按下任意一個(gè)鍵時(shí),更新顯示設(shè)備的內(nèi)容,亦重新設(shè)定各個(gè)按鍵的功能。顯然,這樣會(huì)增加更多的軟件處理,但是由于這些都是當(dāng)有按鍵按下時(shí)才進(jìn)入中斷函數(shù)里面處理的,因此本質(zhì)上為PID等計(jì)算工作爭取了大量的時(shí)間。況且本設(shè)計(jì)使用的顯示設(shè)備為Nokia5110,刷新速度比傳統(tǒng)的LCD1602,LCD12864等快得多。加之這種設(shè)計(jì)總共只有3個(gè)按鍵,簡單精致。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩部分:上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制(簡稱上位機(jī))部分的程序設(shè)計(jì)和下位機(jī)(DSP)部分的程序設(shè)計(jì)。

3.1 DSP 軟件設(shè)計(jì)

DSP方面程序設(shè)計(jì)主函數(shù)只是做向PC機(jī)傳送實(shí)時(shí)速度數(shù)據(jù)的工作,其余工作全在中斷中完成,圖4即為中斷函數(shù)流程圖。

圖4 中斷程序流程圖

在圖4中,外部中斷3,4,5分別對(duì)應(yīng)3個(gè)現(xiàn)場獨(dú)立按鍵,外部中斷5是串口接收中斷。當(dāng)通過按鍵或者上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)下達(dá)命令時(shí),如果系統(tǒng)判斷為有效的功能碼,則按相應(yīng)功能驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作,同時(shí)切換液晶顯示器畫面。外部中斷6專門用于測量電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速,每當(dāng)碼盤被遮擋一次,脈沖計(jì)數(shù)器自增一次,然后當(dāng)定時(shí)器中預(yù)設(shè)的定時(shí)值(本設(shè)計(jì)為0.5 s)到時(shí),將脈沖計(jì)數(shù)器中的值取出,然后脈沖計(jì)數(shù)器清零,準(zhǔn)備下個(gè)定時(shí)時(shí)間的計(jì)數(shù)。最后根據(jù)取出的值按相應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系求出電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。

每隔時(shí)間t將計(jì)數(shù)器中的值m取出計(jì)算BLDCM當(dāng)前轉(zhuǎn)速。假設(shè)碼盤的精度為,則轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)速:

3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用Visual Basic6.0(以下簡稱VB6.0)繪制上位機(jī)界面及編寫程序,采用VB6.0內(nèi)置的菜單編輯器制作菜單欄,用Toolbar工具制作軟件工具欄,同時(shí)配合使用PhotoShop繪制工具欄圖標(biāo)及界面。

上位機(jī)由VB6.0編寫發(fā)送接收函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功能碼的發(fā)送及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接收,通過添加Microsoft Comm Control 6.0控件使上位機(jī)與下位機(jī)進(jìn)行通信。上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)界面如圖5所示,主要由控制臺(tái)和運(yùn)行狀況兩部分組成。控制臺(tái)主要是軟件的總體配置及對(duì)界面的操作;界面右部顯示電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速曲線和對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)試。

圖5 上位機(jī)界面圖(截圖)

控制模塊功能實(shí)現(xiàn):控制模塊的主要作用是顯示從DSP接收回來的轉(zhuǎn)速和占空比數(shù)據(jù),并且將控制指令發(fā)送給DSP間接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。分析此次要實(shí)現(xiàn)的功能,決定以3個(gè)字節(jié)為一數(shù)據(jù)幀,具體控制指令碼如表1所示。當(dāng)按下相應(yīng)按鈕時(shí),上位機(jī)將對(duì)應(yīng)的命令碼從串口發(fā)送出去。

表1 控制指令碼

需要說明,在下達(dá)轉(zhuǎn)速命令中,0×HH和0×LL由輸入的期望轉(zhuǎn)速分別取高8位和低8位然后分兩個(gè)字節(jié)發(fā)送出去,然后在DSP中將數(shù)據(jù)重新合成出來。比如輸入期望轉(zhuǎn)速nexpext為2 000 r/min,高8位和低8位分別為hh和ll,則:

然后DSP接收后重新合成:

nexpext=hh*256+II=2 000(r/min)

監(jiān)測模塊功能實(shí)現(xiàn):監(jiān)測模塊界面主要工作為刷新實(shí)時(shí)曲線,先將串口接收到的數(shù)據(jù)保存為滑動(dòng)數(shù)組,然后每隔1 s將數(shù)組中的數(shù)據(jù)繪制成曲線然后更新數(shù)組的內(nèi)容。這個(gè)過程主要依賴于Picture-Box的自由繪圖功能,只需打開PictureBox的AutoRedraw屬性,然后利用Line函數(shù)根據(jù)滑動(dòng)數(shù)組的內(nèi)容繪制一段一段的直線段即可。

PID參數(shù)調(diào)整:電機(jī)起動(dòng)以后,以某一轉(zhuǎn)速運(yùn)行,具體實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值可在界面(圖5)左上部的速度框中看到,同時(shí)在界面右部轉(zhuǎn)速曲線上可以看到最近1 min內(nèi)的轉(zhuǎn)速變化趨勢。如果處理過程中有PID環(huán)節(jié)的參與,也可以通過實(shí)時(shí)曲線觀測系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程并鑒別當(dāng)前參數(shù)的優(yōu)劣。在圖6(圖5右上部)中進(jìn)行PID的參數(shù)調(diào)整,調(diào)試時(shí),一般先從P參數(shù)開始,得到比較好的穩(wěn)定性。在文本框中輸入目標(biāo)值,點(diǎn)擊旁邊的“測試”,然后軟件將設(shè)定的P參數(shù)通過串口發(fā)送給執(zhí)行系統(tǒng),執(zhí)行系統(tǒng)收到此參數(shù)值后按程序執(zhí)行并將此參數(shù)值回發(fā)給PC端,在軟件的第二個(gè)文本框顯示出來。點(diǎn)擊“復(fù)位”,會(huì)將系統(tǒng)的PID 3個(gè)參數(shù)設(shè)為默認(rèn)值(在調(diào)試階段均為0,在最終運(yùn)行階段為之前調(diào)試過程的最優(yōu)結(jié)果)。

圖6 PID參數(shù)調(diào)整

數(shù)據(jù)變換與傳輸:由于PID參數(shù)一般為浮點(diǎn)數(shù),不能直接送串口發(fā)送,因此可以將浮點(diǎn)數(shù)變換成整數(shù)發(fā)送,DSP接收數(shù)據(jù)后再重新變換成浮點(diǎn)數(shù)。將參數(shù)值先擴(kuò)大1 000倍,即將浮點(diǎn)數(shù)變?yōu)檎麛?shù),然后按照高8位和低8位的方式發(fā)送。將接收到的字節(jié)依次存入rx[3],接收到數(shù)據(jù)后,按照(rx[0]*256+rx[1])/1000將整數(shù)變換成浮點(diǎn)數(shù)。另外,數(shù)據(jù)幀需要一個(gè)標(biāo)志字節(jié)來區(qū)分當(dāng)前接收到的是哪一項(xiàng)參數(shù)。數(shù)據(jù)的具體變換及傳輸過程如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)變換及傳輸流程圖

拓展功能實(shí)現(xiàn):作為上位機(jī)軟件,除了對(duì)現(xiàn)場運(yùn)行情況了如指掌以外,還應(yīng)有對(duì)歷史情況進(jìn)行分析總結(jié)的依據(jù),因此本上位機(jī)可以將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速的曲線保存為BMP圖片文件,也可以將滑動(dòng)數(shù)組的數(shù)據(jù)保存為TXT文本文件,方便分析總結(jié)。同時(shí)在工具欄中配有圖標(biāo)按鈕,方便易用。在運(yùn)行過程中也可對(duì)曲線暫停繪制或重新繪制,便于處理突發(fā)情況。

4 系統(tǒng)仿真及實(shí)現(xiàn)

例如現(xiàn)在需要通過PID環(huán)節(jié)將電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定到1 200 r/min,當(dāng)前的Kp,Ti,Td值均為0,即PID環(huán)節(jié)暫時(shí)沒有發(fā)揮實(shí)質(zhì)性的作用。圖8是實(shí)物圖。它由8個(gè)部分組成,分別是:電機(jī)本體及驅(qū)動(dòng)、現(xiàn)場鍵盤、紅外測速編碼器、Nokia5110液晶顯示器、XDS100仿真器、TMS320F28335主控芯片、SCI串口通信接口、DSP開發(fā)板。電機(jī)型號(hào)是Nidec的24H677H010 BLDCM。SCI串口通信接口接到PC端,BLDCM接上12 V的電源,即可開始進(jìn)行調(diào)試。圖9是電機(jī)調(diào)試圖。根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目的進(jìn)行調(diào)試,過程如下:

圖8 實(shí)物圖

圖9 電機(jī)調(diào)試圖

首先調(diào)節(jié)比例參數(shù)Kp,假定Kp=0.05,得到實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速曲線如圖10所示,再改變Kp的值進(jìn)行測試。假定Kp=0.2,明顯發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速值已經(jīng)出現(xiàn)劇烈的振蕩,靜態(tài)穩(wěn)定性很差。比較這兩次的結(jié)果,改變Kp的值,令Kp=0.1,此結(jié)果相對(duì)較好,得到了比較快速的響應(yīng)速度和較好的穩(wěn)定性。因此Kp參數(shù)確定為Kp=0.1。

圖10 K p參數(shù)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響示意圖

然后對(duì)微分參數(shù)Td進(jìn)行調(diào)整。跟比例參數(shù)的調(diào)試方法類似,首先估計(jì)一個(gè)值,如Td=0.05,分別將Td的值增加和減小然后分別測試(如Td=0.001和Td=0.08),達(dá)到如圖11所示的實(shí)時(shí)曲線圖。從圖11來看,當(dāng)Td的值太大時(shí),調(diào)節(jié)速度明顯變快,但動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性很差;反之當(dāng)Td的值偏小時(shí),其調(diào)節(jié)速度變得很慢。因此Td參數(shù)確定為Td=0.05。

圖11 T d參數(shù)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響示意圖

最后對(duì)積分參數(shù)Ti進(jìn)行調(diào)整。需要注意的是Ti的值應(yīng)該很小。因?yàn)門i為積分參數(shù),積分在程序執(zhí)行時(shí)相當(dāng)于累加,而累加的存在可能會(huì)使調(diào)整量變得很大,因此積分參數(shù)相對(duì)其他參數(shù)相對(duì)很小。調(diào)試方法如法炮制,先后將Ti的值改成Ti=0和Ti=0.002點(diǎn)擊測試,達(dá)到如圖12所示的3條實(shí)時(shí)曲線圖。由圖12可以看出,當(dāng)Ti的值太大或很小時(shí),圖像出現(xiàn)超調(diào),并且當(dāng)Ti偏大時(shí),電機(jī)開始有微弱的振蕩。最終Ti參數(shù)確定為Ti=0.001。

圖12 T i參數(shù)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響示意圖

5 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)的無刷直流電機(jī)在線調(diào)試系統(tǒng),具有強(qiáng)大的計(jì)算優(yōu)勢和豐富的片上資源的DSP控制器,通過SCI與由VB6.0編寫的上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信,可實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的在線調(diào)試,獲取最佳PID參數(shù)。基于便捷、穩(wěn)定、可靠的原則,上下位機(jī)聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)BLDCM在線調(diào)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示調(diào)試效果良好。具體有益效果如下:1)BLDCM在線PID參數(shù)調(diào)試方

法操作簡便,可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場和遠(yuǎn)距離的BLDCM運(yùn)行數(shù)據(jù)檢測與控制;2)BLDCM運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)可以在上位機(jī)上用曲線的形式顯示出來;3)因?yàn)檫\(yùn)用了DSP作為控制器,控制反應(yīng)速度更快,更容易實(shí)現(xiàn)及時(shí)調(diào)控;4)BLDCM運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)可以保存在電腦上,方便在故障情況下調(diào)出數(shù)據(jù),分析解決問題。

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