Výskum v systéme riadenia rýchlosti jednosmerného motora bez brzdového obvodu založený na DSP
Bezkartáčové jednosmerné motory prilákajú pozornosť vedcov, ktorí sa zaoberajú motorovými a pohonnými systémami od konca sedemdesiatych rokov minulého storočia. Existuje mnoho foriem štruktúry ovládania pohonu motora. V posledných rokoch sa zahraniční vedci sústredili na kolísanie točivého momentu DC motorov a ich kontrolné problémy. Digitálny riadiaci obvod s mikropočítačom s jedným čipom ako jadrom má silnú schopnosť riadiť rýchlosť, ale môže realizovať iba digitálne ovládanie systému na vonkajšom okruhu a DSP môže realizovať úplné digitálne riadenie.
Séria TMS320C28x je najnovší 32-bitový DSP čip s pevným bodom TI, ktorý má schopnosť digitálneho spracovania signálu, výkonnú funkciu riadenia času a vstavanú riadiacu funkciu, obzvlášť vhodný na meranie a riadenie rozsiahleho spracovania dát [1].
V systéme riadenia rýchlosti DC stroja, ktorý umožňuje, aby debivér v reálnom čase poznal informácie o behu systému, je potrebné v reálnom čase zhromažďovať informácie ako rýchlosť motora a prúd armatúry a vykonávať analýzu a spracovanie údajov [2]. Riadiaci proces je komplikovaný a riadiaci algoritmus má veľké množstvo výpočtu. Preto systém vyberá ako riadiaci jadrom DSP čip TMS320F2812 so silnou schopnosťou spracovania údajov a potom kombinuje integrovaný riadiaci čip MC33035 s cieľom navrhnúť a vyrobiť bezkartáčový regulátor DC motorov.
1 štruktúry systému
Tento systém je určený pre vysokorýchlostný bezkartáčový jednosmerný motor. V zásade horná hranica otáčok motora nie je obmedzená. Maximálna rýchlosť motora použitá v experimente je 50 000 ot / min a výkon motora je 5 kW.
Komunikačné a JOG (manuálne) režimy sú navrhnuté pre užívateľsky príjemnú prevádzku počas návrhu systému. Komunikačný režim umožňuje používateľovi pohodlne ovládať motor pred počítačom, nastaviť maximálnu rýchlosť a zrýchlenie motora a zobraziť aktuálnu aktuálnu rýchlosť motora. Keď nie je žiadny počítač, môže používateľ vykonávať aj činnosť klávesnice na motore prostredníctvom režimu JOG. Používa sa na nastavenie rýchlosti motora.
Fond financovania: Národná nadácia pre prírodné vedy v Číne (70271001)
Bezkartáčový jednosmerný motor, ktorý je navrhnutý a riadený systémom, využíva prvok Hall ako mechanizmus spätnej väzby polohy na získanie informácií o polohe a rýchlosti otáčania z spätnoväzobného impulzného signálu. Riadiaci jadro DSP koriguje riadiacu rýchlosť podľa skutočnej zozbieranej rýchlosti a realizuje ovládanie otáčok motora v režime uzavretej slučky. Okrem toho systém získa aktuálne informácie z pohonu IGBT motora. Kombináciou týchto troch informácií funguje celý systém regulácie otáčok motora bezpečne, stabilne a spoľahlivo.
2 dizajn hardvéru systému
Spojenie signálnych čiar medzi jednotlivými časťami je oddelené optočlenom a oba konce optočlena sú pripojené, ako je znázornené na obr. Tu použitý optočlen je TLP521, ktorý má izolačné napätie 2500V. V tomto systéme je maximálne napätie pohonnej časti 300V a 2500V môže zabezpečiť absolútnu bezpečnosť systému. Na obr. 3 je optočlen pripojený v pozitívnej logike, to je vstup 1 a výstup je tiež 1. Okrem TLP521 sa na spojenie komunikačnej linky používa niekoľko vysokorýchlostných optočlenov 6N127.
2.1 Riadiaca sekcia
Hlavná časť riadiacej časti je TMS320F2812. Používa sa pri výrobe dosky ICETTEK-2812-B (vývojová doska DSP s 2812). Okrem DSP existuje aj čip pre správu napájania, ktorý premieňa externé 5V na 3,3V. poháňaný.
Prístroj 2812 zhromažďuje signál otáčok, prúdovej spätnej väzby a spätnoväzobný signál polohy z motora. DSP kombinuje tieto tri signály s výstupom externého riadiaceho signálu. Nadprúdový signál nasmerovaný späť z hnacej časti je signál 0, 1. DSP vždy monitoruje tento signál, keď pracuje. Po monitorovaní to znamená, že motor je preťažený a okamžite vydáva signál na zastavenie otáčania motora, aby nedošlo k poškodeniu motora. A guvernér.
Výstupný signál riadenia otáčok pomocou DSP je digitálne. Toto digitálne množstvo sa mení na hodnotu napätia D / A pre reguláciu rýchlosti MC33035. Systém používa 12-bitový sériový D / A (TLV5616), po ktorom nasleduje prvý stupeň zosilnenia (LM358), takže výstupné napätie môže byť zosilnené podľa požiadaviek rôznych motorov.
Komunikácia medzi TMS320F2812 a PC sa uskutočňuje cez zbernicu 485. Pri priemyselnej kontrole je aplikácia 485 zbernice veľmi častá, vzdialenosť prenosu je dlhá a výkon je stabilný, takže systém vyberá zbernicu 485 na prenos.
2.2 časť pohonu
Riadiace jadro časti vodiča je MC33035 a hnacie zariadenia sú IR2183 a IRGP50B60PD1. Ako riadiace jadro hnacieho dielu MC33035 rozlišuje polohu rotora motora v závislosti od signálu polohy dodaného motorom Hall na riadenie spínania IGBT.
Hoci IGBT má vynikajúce charakteristiky v stave, stále nie je ľahké ihneď vypnúť IGBT. Počas ladenia sa zistilo, že keď bol IGBT vypnutý, malý výboj by spôsobil, že sa motor zahreje alebo dokonca vyhorel. To vyžaduje zodpovedajúce opatrenia v konštrukcii obvodu, ako je napríklad odpor pripojený na výstupnom termináli IR2183 a IGBT pripojenie; pozornosť by sa mala venovať pri usporiadaní usporiadania PCB a usporiadanie by malo byť symetrické.
Rýchlosť motora sa nastavuje ovládacím kolíkom ovládacieho úseku 11-kolíkového MC33035 (neinvertujúci vstupný signál zosilňovača signálu). Podľa tohto napätia je interné generovanie signálu modulácie šírky impulzov (PWM) na riadenie troch výstupov spodného pohonu. Rýchlosť motora sa nastavuje zmenou šírky výstupného impulzu, aby sa zmenila dĺžka času zapnutia IGBT.
2.3 časť displeja
Hlavná ovládacia súčasť zobrazovacej časti je AT89C51 a príkaz sa prenáša medzi zobrazovacou časťou a časťou pohonu cez sériový port AT89C51 a 2812 (to znamená komunikáciou). 5V výkon potrebný pre súčasnú zobrazovaciu časť poskytuje riadiaca sekcia.
Tu sa zberá rýchlosť počítania konca AT89C51 na zhromaždenie impulzného signálu výstupu Hall. Tento signál sa konvertuje na frekvenciu a vysiela na sedem segmentový digitálny tubus. Tu AT89C51 funguje ako merač frekvencie.
