基于MSP430的直流电机PWM调速双闭环控制系统设计

本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究,并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程,提出了PWM调速方法的优势,指出了未来PWM调速方法的发展前景,点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多,其中以PWM变频调速方式应用最为广泛,而PWM变频器中,H型PWM变频器性能尤为突出,作为本次设计的基础理论,本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上,本文将做出SG3525单片机

第３１卷第０６期

煤矿机

械

Ｖ０１．３１Ｎｏ．０６２０１０年０６月

ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ

Ｊｕｎ．２０１０

基于ＭＳＰ４３０的直流电机ＰＷＭ调速双闭环控制系统设计

Ｉ燕飞

（河南城建学院，河南平顶山４６７０４４）

摘要：介绍了一种超低功耗１６位单片机ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９。基于ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９设计一直流电

机双闭环ＰＷＭ调速系统。由测速发电机检测直流电机转速构成速度反馈，霍尔电流传感器检测电枢电流构成电流反馈．。ＭＳＰ４３０完成转速、电流双闭环控制器的数字算法。ＭＳＰ４３０‘单片机的定时器生成ＰＷＭ波．经功率驱动芯片放大后控制直流电机的电枢电压进行平滑调速。实验表明该控制系统实现简单、调速性能可靠。

‘关键词：测速发电机；ＰＷＭ调速；双闭环控制器中图分类号：ＴＭ３３；ＴＰ３１文献标志码：Ａ文章编号：１００３—０７９４（２０１０）０６—０２０６—０３

Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ

ｏｆＤＣ

ＭｏｔｏｒＰＷＭ

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（ＨｅｎａｎＵｒｂａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ４６７０４４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰｒｅｓｅｎｔＭＳＰ４３０Ｆ２６１９ｗｈｉｃｈｉｓａ

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１

ＭＳＰ４３０单片机优点简介

１６位定时器Ｂ。（７）具有片上比较寄存器。（８）４个ＭＳＰ４３０系列的单片机是，１１公司１９９６年开始

通用串行通信接口（ｕｓｏ）模块；增强ＵＡＲＴ支持，生产的一种１６位的超低功耗混合信号处理器

自动波特率检测（ＬＩＮ）；ＩｒＤＡ编码和解码；同步ＳＰＩ。（ＭｉｘｅｄＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）。ＭＳＰ４３０Ｆ２ＸＸ系列单片

（９）具有可编程电平检测的供电电压管理器／监视机以小巧、灵活、快速而著称。ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９具有以器。（１０）可在线串行编程，不需要外部编程电下特征：（１）低电压工作范同：１．８Ｖ。３．６Ｖ。（２）超低压。

功耗：活动模式３６５汕Ａ；待机模式０．９斗Ａ；掉电模２双闭环调速控制系统的电路原理图及硬件组成

式时候为０．１斗Ａ；２．２Ｖ时钟频率１ＭＨｚ。（３）唤醒基于ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９的直流电机双闭环调时间短，从待机模式下唤醒仅需１肛ｓ。（４）１６位精简速系统电路原理如图ｌ所示。调速系统包括指令结构（ＲＩＳＣ），６２．５ｎｓ指令周期。（５）３个内部通ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９单片机、上位机、液晶转速显示屏、道ＤＭＡ。（６）具有内部参考电压、采样保持，自动扫光耦ＴＬＰ５２１一ｌ、反相器、光耦ＴＬＰ５２１—２、直流电机描特征的１２为ＭＤ转换器。（６）具有同步的双１２驱动芯片Ｌ２９８、直流电动机、测速发电机、电流滤波位Ｄ／Ａ转换器。（７）具有３个捕获／比较寄存器的１６电路、电流调理电路、转速滤波电路和转速调理电为定时器Ａ。具有７个捕获／比较Ｓｈａｄｏｗ寄存器的路。

拟装配；利用软件完成了系统虚拟仿真的零部件、

系统璺竺望雪苎学：氅妻差堡毫，兰当ｊ．竺苎多于。…篓篓主：＝心Ⅵ∞兀肛机械设计与应用。吡北京：［２］曹岩．Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲＮＷＩＬＤＦＩＲＥ产品设计实例精解［Ｍ】．北京：

溜槽传动装置虚拟仿真的应用研究具有很大

”。国防Ｔ业出版社淼‘

。。

经济效益和社会效益。同样为其他大型复杂机械［４］杨莉，夏大勇．基于Ｐｒｏ／Ｅ的３Ｄ渐开线蜗杆参数化设计［Ｊ］．煤

系统的可靠性研究提供了参考。

—！机械，２００５，２６．（一！尘：！！二！！：——…～…一…

参考文献：

［１］郭术义．基于软件系统的齿轮传动可靠性研究［Ｊ］．煤矿机械，２００８．２９

（４）：１９％１９９．

兰堕型墼堡：圭霎从事系统堕壅翌窒！皇三ｆ言笋：一ｙｉｓｈｕ…ｇｕｏ＠１６３．ｃ—ｏｍ—．

作者简介：郭术义（１９７１一），山东济南人。博士，华北水利水电

责任编辑：于淑清收稿日期：２００９－１２－２９

—２０６—

本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究,并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程,提出了PWM调速方法的优势,指出了未来PWM调速方法的发展前景,点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多,其中以PWM变频调速方式应用最为广泛,而PWM变频器中,H型PWM变频器性能尤为突出,作为本次设计的基础理论,本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上,本文将做出SG3525单片机

第３ｌ卷第０６期

基于ＭＳＰ４３０的直流电机ＰＷＭ调速双闭环控制系统设计——董燕飞

Ｖ０１．３１Ｎｏ．０６

定直流电机的正、反转方向。图３转速、电流双闭环控制原理

２．１部分硬件介绍

风为转速反馈增益，ａｉ为电枢电流反馈增益。转在单片机系统中为提高系统的抗干扰性。常采速环控制器采用比例积分控制器．电流环采用比例用电气隔离的方法。本文采用光耦隔离的方法，先调节器。玑为转速给定，∽为经过测速发电机和转把ＭＳＰ４３０单片机送给光耦的电信号转换为光信速滤波、调理后的转速反馈值。玑与阢的差值送给号．再把光信号转换为单片机系统的电信号，从而比例、积分调节器调节。比例、积分调节器的输出作实现单片机与外部电路之间的电气隔离。图２为光为电流环的给定值。电流环的给定值与电流反馈值耦ＴＬＰ５２１一ｌ实现ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９的Ｐ１．２厂ｒＡｌ输出的差值送给电流环比例调节器进行调节．比例调节端口与驱动芯片Ｌ２９８的ＥＮＡ口之间电气隔离的器的输出和载波进行比较生成ＰＷＭ波。ＰＷＭ波经电路图。

电机芯片功率放大后驱动开关管控制电机转速。

本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究,并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程,提出了PWM调速方法的优势,指出了未来PWM调速方法的发展前景,点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多,其中以PWM变频调速方式应用最为广泛,而PWM变频器中,H型PWM变频器性能尤为突出,作为本次设计的基础理论,本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上,本文将做出SG3525单片机

第３１卷第０６期２０１０年０６月

煤

矿

机械

Ｖ０１．３ｌＮＯ．０６

ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ

Ｊｕｎ．２０１０

基于Ｉｎｖｅｎｔｏｒ的装配与“驱动约束”运动仿真设计法

王小玲

（武汉纺织大学机电学院，武汉４３００７３）

摘

要：探讨了利用ＡｕｔｏｄｅｓｋＩｎｖｅｎｔｏｒ软件“驱动约束”模块实现机构运动仿真的方法．阐述

了面向装配与驱动约束的零件建模关键技术．研究了如何设计函数表达式以实现多个关联动作的驱动以及运动仿真动画的合成等技术。该研究对创建更为复杂的机械运动仿真动画具有指导意

义。

关键词：装配；驱动约束；运动仿真；弹簧中图分类号：ＴＰ２１ｌ；ＴＰ３１Ｄｅｓｉｇｎ

文献标志码：Ａ文章编号：１００３—０７９４（２０１０）０６—０２０８—０３

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Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＴｅｘｔｉｌｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｓｃｕｓｓｅｓｕｓｉｎｇ“ｃｏｎｓｔｒａｉｎｓｄｒｉｖｉｎｇ’’ｍｏｄｕｌｅｏｆＡｕｔｏｄｅｓｋＩｎｖｅｎｔｏｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｓｓｅｍｂｌｙ；ｃｏｎｓｔｒａｉｎｓｄｒｉｖｉｎｇ；ｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｐｒｉｎｇ

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‘

０引言

Ｉｎｖｅｎｔｏｒ软件在装配模型中内置有“驱动约束”模块．利用它可以将已设置好的装配约束关系用特定的函数功能加以动态过程描述以实现对零部件的运动模拟。利用装配约束主动变量与其他有关约束变量之间所建立起的函数关联关系．可以同时实现多个动作驱动。还可模拟实现变速控制、柔性、形变零件等较为复杂的机械运动。

在煤矿机械中常会用到凸轮、弹簧等零件。如安全阀中利用弹簧的弹性来控制阀门的开启和关

１

２０世纪９０年代产生并得到迅速发展的虚拟制造技术是现代化机械设计制造的代表。它是以虚拟现实和仿真技术为基础．在计算机上实现产品从设计、加工、装配到操作运行等一系列过程的模拟。随着虚拟现实的多样性以及对运动真实感要求的不断提高．使机械运动仿真的研究和其软件的开发越来越被重视。

｝国家自然科学基金资助项目（５０７７５１６５）

『

三

调的数字信号。本文设计采用ＴｉｍｅｒＡ定时器的增

（２’

１

Ｈ（后）＝ｋ【ｅ（＿｜｝）“访丕ｅ（ｎ）瓦Ｊ

ｆ

计数方式，输出采用模式７（ＰＷＭ复位／置位模式）。利用寄存器ＣＣＲＯ控制ＰＷＭ波形的周期，本文设计为６２．５¨ｓ，用寄存器ＣＣＲ２控制占空比。用ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９的Ｐ１．２ｆＦＡｌ口输出ＰＷＭ波。

参考文献：

三

Ｈ（后一１）矗＂ｌｅ（后一１）“如羔ｅ（ｎ）Ｌ

（２’

式中砰一调节器的采样周期。

式（２）减去式（３）得整理得

…Ａｕ（ｋ）＝ｕ（ｋ）－ｕ（ｋ一１）－－ｋ，．［ｅ（ｋ）－ｅ（ｋ－１）Ｍ如Ｌｅ（ｋ）（４）

ｕ（后）础（矗一１）施册（１＋珊加沁（七）五ｐａｅ（ｋ－１）

（５）

ｕ（蠡）为ＰＩ调节器的第ｋ次输出值，ｕ（ｋ一１）为ＰＩ

嚣嚣瓣？：兰篡嚣器普褰篇篙：篓：巍

［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００８．

［３］吕平宝，谢剑英．基于８０ｔ：１９６ＫＣ的直流电机ＰＷＭ调速器的设

Ｈ＇－９／直片ｊ［Ｊ］．测控技术，２００２（２１）：３０－３２．

［４］张红娟，李维．基于ＰＩＣ单片机的直流电机ＰＷＭ调速系统［Ｊ］．机

竺塞孳．跫曼堡苎毫哩竺苎苎；，：竺一１）为第七一１次采嚣０介０５：（２氢２）：ｉ１０百．－－１２石．忑了ｊｊ孬丽ｉｊ湎匿石而

调节器的第尼一１次输出值。ｅ（后）为第ｋ次采样时．样时，给定量和反馈量之间的差值。

４

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子信箱：ｄｏｎｇｙａ埘＠ｈ。ｃｉ．ｅｄ。肌．

责任编辑：于淑清Ｓｔ嗣ｌｉ日期：２００９—１２—２１

软件设计

ＰＷＭ波信号是一种具有固定周期，而占空比可

本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究,并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程,提出了PWM调速方法的优势,指出了未来PWM调速方法的发展前景,点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多,其中以PWM变频调速方式应用最为广泛,而PWM变频器中,H型PWM变频器性能尤为突出,作为本次设计的基础理论,本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上,本文将做出SG3525单片机

基于MSP430的直流电机PWM调速双闭环控制系统设计

作者：董燕飞， DONG Yan-fei

作者单位：河南城建学院,河南平顶山,467044刊名：煤矿机械

英文刊名：COAL MINE MACHINERY年，卷(期)：2010，31(6)被引用次数：

0次

参考文献(4条)

1.陈伯时 电力拖动自动控制系统 1991

2.沈建华.杨艳琴 MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践 2008

3.吕平宝.谢剑英 基于80C196KC的直流电机PWM调速器的设计与应用 2002(21)4.张红娟.李维 基于PIC单片机的直流电机PWM调速系统 2005(22)

本文链接：/Periodical_mkjx201006090.aspx授权使用：济南大学(jndx)，授权号：748294f2-8678-4cb8-9e31-9e4f00b09740

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4224.html