制系统也变的更复杂，可靠性也会降低。基于此，我们有必要构建一个电机控制级平台，使其可以同时实现对几个或几种电机的控制，也可以以此平台为基础，为电机的控制系统及其控制策略的深入研究奠定基础。
1.2国内外现状
20世纪90年代以来，随着人们生活水平的提高和现代化生产办公自动化的发展，家用电器，数控机场，工业机器，精密机械，办公自动化设备越来越趋于高效、小型及智能化，作为核心执行元件的直流电动机，必须具有精度高、速度快、效率高等特点才能满足现代化机械的工作要求。20世纪初，直流电动机技术已趋于成熟，传统的直流电机以其优良的转矩特性和调速性能在运动系统中有着广泛的应用。随着电子技术的发展，微机和数字控制处理芯片的运算能力和可靠性大为提高，对于直流电机等较为复杂的系统就需要储存多种数据，实时处理能力，此时用DSP处理芯片[1]比单片机更加有优势。在直流电动机调速控制中，当然可以采用各种控制器，上面讲到DSP是一种不错的选择，由于DSP具有高速运算性能，因此可以实现诸如模糊控制等复杂的控制算法，另外它可以自己产生有死区的PWM输出[2]，所以可以使外围硬件最少。
自上世纪70年代以来，世界各国加大了对提高电机效率的研究，其中运用新型的处理器和新的电机控制算法是各国研究的重点，DSP控制器以其结构紧凑，使用便捷，可靠性高，功能强等优点被用于电机控制系统中，在控制策略使用先进的控制方法，进一步提高了电机控制的精确度和实时性。而我国在这些方面的研究还比较的落后，因此各个高校对基于DSP电机控制的研究项目比较的多，尽量来缩小与世界先进技术的差距。
目前，在英美日德等几个主要的微电机生产国，控制着大部分先进电机的生产技术和产量，它们把直流电动机和电力电子工业结合起来，发展的更加快速。随着电力电子工业的发展，促使半导体大功率管的价格不断下降，而其性能大幅度的提高，直流电动机也越来越深入我们社会的方方面面。
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1.3电机DSP控制器系统的必要性和可行性
电机控制系统中，通常存在模拟信号和数字信号，既有连续信号，也有离散信号，多种信号的处理比较复杂。同时在一些控制系统中，执行机构或是驱动电机并不是只有一种电机，如果单独设计控制器，就需要更多的元器件，从而整个系统变的复杂，可靠性降低。比如在以前的许多工程项目中，我们需要控制的电机就不是一种，有直流无刷电机、直流力矩电机等。单独设计的控制器也可以满足系统的要求，但是这样会使影响系统性能的来源增加，对系统的安装、测试等就造成了诸多不便。同样在一些更加复杂的系统中，如果使用的电机种类更多，则对电机控制的要求也越高。为此，有必要设计电机控制系统平台，可以同时实现对多个或多种电机进行控制，从而使控制系统更简单、可靠。传统的数字控制系统通常以单片机或微机为核心，而以DSP为核心的电机控制系统则具有更高的精度和速度、具有逻辑控制功能和各种中断处理等更强大的处理及计算能力。随着大规模和超大规模集成电路技术的发展，DSP芯片的功能将会越来越强。在DSP应用到电机控制中后，全数字控制系统成了当前电机控制的发展方向。同时以DSP为核心的控制系统的以下特点也使设计电机的DSP控制系统更加可行了。
·DSP采用哈佛结构或改进的哈佛结构，使数据和程序相互独立的总线结构提高了计算能力。因此可以实现比较复杂的控制规律，如优化控制、智能控制等现代控制理论和算法的应用。
·可简化电机控制器的硬件设计，重量低，体积小，能耗低。
·DSP芯片内部设计保证元器件的稳定性和可靠性，从而会使整个系统的可靠性提高。硬件的统一性和软件的灵活性可以有机结合，DSP电机控制电路可以统一，如DSP控制三相逆变器驱动相应的感应电机、无刷直流电机、永磁同步电机或用改进后的逆变器驱动直流电机等，其硬件电路的结构基本相同，针对不同的电机只需设计和编写不同的控制规律即可，从而使系统具有很强的灵活性[3]。
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1.4内容提要
本文分析了直流电动机的工作原理和直流电动机的结构，以及数学模型。使用控制芯片TMSLF2407作为控制器，以及对TMSLF2407的介绍[1,4,6]。基于DSP直流电动机控制系统的的研究主要包括：
（1）根据电机特性和功率要求等选择驱动控制系统的电路结构，以及元器件。 （2）使用DXP设计控制板，包括控制电路、驱动电路、反馈电路等。
（3）针对电机的调速原理，用脉宽调制ＰＷＭ变频调速来控制直流电动机的转动速度。
（4）研究了PID控制，设计了PID调节结构，有速度调节和电流调节结构。针对本系统设计了电流速度双闭环PID调节系统。
（5）根据本控制方案绘制软件流程图，根据软件流程图来编写ＤＳＰ程序，并进行程序调试。
（6）对直流电动机进行进行试验，从而完成DSP电机控制系统。
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第二章DSP与直流电动机介绍
2.1直流电动机的机构
直流电动机的结构主要有定子和转子两大部分组成，直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子主要由主磁极、机座、换向极、轴承、端盖和电刷装置等组成，定子的主要作用是产生磁场。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成，通常又称为电枢[6]。
定子
（1）换向极。换向极由换向极铁心和换向极绕组组成，换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间。
（2）主磁极。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。主磁极的作用是产生气隙磁场。
（3）电刷装置。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成，它是用来引入或引出直流电压和直流电流的。
（4）机座。电机定子的外壳称为机座。 转子
（1）换向器。在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变。
（2）电枢铁芯。枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。 （3）电枢绕组。电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件。
（4）转轴。转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度[7]。
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2.2直流电动机的工作原理
如图2.1为他励直流电动机的等效电路：
图2.1 直流电机等效电路
由上图我们可以得到直流电动机的数学模型。 电压平衡方程如下：
U=E+IR+Ldi/dt （2.1）
其中U为电枢电压，E为感应电动势，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，L为电枢电路总电感（直流电机中电感比较小时可以忽略不计）。
电流通过电枢绕组产生电磁力以及电磁转矩，这是电动机的基本电磁感应。当电枢在电磁转矩的作用下一旦转动起来，电枢导体切割电力线，从而产生感应电动势，其中感应电动势和电枢电流的方向相反，它有组织电流流入电枢绕组的作用，因此电动机中的感应电动势是一种反电动势。感应电动势为：
Ea=KeΦn （2.2）
其中Ke为感应电动势计算常数，φ为每级磁通，n为电动机转速。 由于电枢和换向器的作用，使得转子绕组中的任何一根导线，只要一转过中线，由定子S极下的范围进入了定子N极下的范围，那么这根导体上的电流一定要反向；反之由定子N极下的范围进入了定子S极下的范围，导体上由的电流也要发生反向。因此转子的主磁极磁动势与电枢磁动势正交[8]。转子磁场与定子磁场相互作用产生了电动机的电磁转矩，从而使电动机转动。电动机的电磁转矩Te为：
Te=KmφI
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（2.3）
当电动机转子旋转时，转子本身由于风阻、轴承摩擦等原因有一些损耗，称