西北工业大学硕士学位论文 第三章基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真
的运行阶段，给出相应的端电压信号。位置信号和端电压间的关系如表34所示。
表3*4位置信号与端电压之间的关系 位置信号 A 0-^/3 龙导通信号 B 0 1 1 1 0 0 C 0 0 0 1 1 1 A Us/2 Us/2 0 -Us/2 -Us/2 0 端电压 0 -Us/2 0 Us/2 Us/2 0 -Us/2 C 0 -Us/2 1 1 0 0 0 1 /3~2龙/3 r jr-4^/3 Anl3>-5nl3> 5龙/3?2: 0 Us/2 Us/2 电压逆变模块的这一功能可以通过Shnulink调用m函数来实现，如图3-8 实现。
rr> 〇> In1 ln2 JMATLAS_ \~ MATLAB ~~KID Gain 0ut1 Fen 图3-8电压逆变模块 //** 林 ******** 林 * 林林 * 林幸*** 函数实现 * 林********* 林 ****+??* 林 ****?*// function y = dianyanibianfcn(u) A=u(l); B=u(2); C=u(3); if (A=1>&(B=0)&(C=0) 尸[1/2;-1/2;0]; elseif (A=1)&(B=1)&(d) y=[l/2；〇；-l/2]； elseif(A==0)&(B=l)&(C=0) y=[0;l/2;-l/2]; elseif(A=0)&(B=l)&(C=l) y=[-l/2;l/2;0]; elseif(A==0)&(B==0)&(C=l) y=[-l/2;0;l/2]; e1seif(A=l)&(B=0);(C=1) y=[0;-l/2;I/2]; end /Z林*：MI*********!ii9lC9Mt 料**林林**料****林林*林*林林林******林林*林林// 23 西北工业大学硕士学位论文 第三章基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真 3.3.6转矩计算模块 根据BLDCM数学模型中的电磁转矩方程式，可以建立图3-9所示的转矩计 算模块，模块输入为三相相电流与三相反电动势，通过加乘模块即可求得电磁转 矩信号s同时根据运动方程，由电磁转矩、负载转矩以及摩擦转矩，通过加乘、 积分环节，即可得到转速信号，求得的转速信号经过积分就可得到电机位置信号, 可用于BLDCM本体模块参考电流模块中三相反电动势和三相参考电流的求取》 图3-9转矩计算模块 3.4仿真结果 仿真中BLDC电机参数设置为：定子相绕组电阻X = 1Q,定子相绕组自感 L = 0.02L ,互感 M =-0.0067H，转动惯量■7 = 0.005%m2，额定转速 ?e=2500r/min，极对数为2, 100V直流电源供电。系统仿真波形如图3-10至 图3-13所示 图3-10转速响应曲线 图3-丨1 A 相反电动势 24 西北工业大学硕士学位论文 '\ -,, 圓圓 第三章基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真 , in | _■ ... f 图3-12 A相的电流 图3-13转矩响应曲线 从仿真波形可以看出，电流基本是120°方波，转速很平稳。在启动初始阶段， 转矩有较大的峰值，这是因为在BLDCM启动时，电机的反电势还没有来得及建 立起来，相电流较大，造成了转矩峰值，在反电势建立后，转矩迅速下降到稳态 值，大致维持在0.8Nm,但转矩有脉动。其主要原因有三个方面：一是齿槽效应 和磁通畸变，二是电机电感限制了电流的变化，电流不完全是矩形波，三是相电 流换相引起的转矩脉动。 仿真结果表明：本文所采用的仿真建模方法有效，可行。采用该BLDCM仿 真平台，可以实现及验证控制功能算法，改换或改进控制策略十分简单。因此， 它为分析和设计BLDCM控制系统提供了有效的手段和工具，也为实际电机控制 的设计和调试提供了新的思路。 25 西北工业大学硕士学位论文 第四章基于DSP的控制系统方案设计 第四章基于DSP的控制系统方案设计 4.1控制芯片 TMS320F2812特点和资 源 4.1.1芯片概述 TMS320F2812是由德州仪器公司生产的，工业界首批32位的控制专用、内 含闪存 以及高达150MIPS的数字信号处理器，专门为工业自动化及自动化控制 等应用而设计。其内核是当今世界上在数字控制应用方面性能最高的DSP内核， 能够实时地处理许多复杂的控制算法，如，无位置传感器控制、随机PWM的生 成、功率因数校正等算法。 TMS320F2812同时也是世界上程序代码效率最高的 DSP,且与目前所有的C2000 DSP的 程序代码兼容。TMS320F2812与TI的另一 款专用电机芯片TMS320LF2407的性能比较见表4-1。 表 4-1 TMS320F2812 与 TMS320LF2407 性能比较 芯片名称 CPU 片内FLASH 片内RAM PWM输出 指令周期 片内A/D TMS320F2812 32 位 CPU 128K* 16 位 18K * 16 位 12路 6. 67ns 12位16通道ADC TMS320LF2407 16 位 CPU 32K* 16 位 2K ? 16 位 12路 33ns 10位16通道ADC 由表 4-1 可知，与 TMS320LF2407DSP 相比，TMS320F2812DSP 提高了运 算精度和系统处理能力，并集成了 128KB的FLASH存储器，两个事件管理器模 块为电机及功率变换控制提供了良好的控制功能，16通道高性能12位ADC单 元可以实现双通道信号同步采样。凭借这些传统控制芯片所无法比拟的优越性 能，TMS320F2812在其传统电机控制应用领域将发挥更为强大的作用。 TMS320F2812的CPU是基于TMS320C28x的32位定点低功耗内核。体系结构 采用 4级流水线技术，加快程序的执行。采用增强的哈佛结构，芯片内部具有6条32 位总线，程序存储器总线和数据存储器总线相互独立，支持并行的程序和操作 数寻址，因此CPU的读/写可在同一周期内进行。这种高速运算能力使精确PID 和多变量控制、自适应控制、参数估计、光 西北工业大学硕士学位论文 谱分析、神经网络、遗传算法等复杂 第四章基于DSP的控制系统方案设计