核心提示：　　2電機(jī)控制系統(tǒng)的分析電機(jī)控制系統(tǒng)包括電機(jī)、數(shù)字控制系統(tǒng)、電力電子部件三個(gè)部分。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換接口將傳感器測(cè)得的電氣參數(shù)（電壓、電流）和機(jī)械參數(shù)（速度、位置）送入微處理器。微處理器通過(guò)D/A接口和驅(qū)

　　2電機(jī)控制系統(tǒng)的分析電機(jī)控制系統(tǒng)包括電機(jī)、數(shù)字控制系統(tǒng)、電力電子部件三個(gè)部分。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換接口將傳感器測(cè)得的電氣參數(shù)（電壓、電流）和機(jī)械參數(shù)（速度、位置）送入微處理器。微處理器通過(guò)D/A接口和驅(qū)動(dòng)器件來(lái)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，或者直接控制開(kāi)關(guān)元件來(lái)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，輸入的模擬量可能有更多，需要同時(shí)控制的輸出量（如轉(zhuǎn)矩、電流等）會(huì)增多，這要求處理器有較高的處理速度和采樣速度。

　　現(xiàn)代電機(jī)從直流調(diào)速到交流調(diào)速的理論層出不窮，從簡(jiǎn)單PID控制，到自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制、容錯(cuò)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制等。無(wú)速度傳感器控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)減少了硬件設(shè)備，節(jié)約了成本，增加了系統(tǒng)的功能。

　　采用全數(shù)字控制方式的電機(jī)控制系統(tǒng)，直接控制功率開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)，其開(kāi)關(guān)命令依據(jù)控制理論的不間而不同。如交流電機(jī)采用的PWM控制，通過(guò)軟、硬件發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)。隨后出現(xiàn)的SPWM（正弦波PWM）和（電壓空間矢量控制）電動(dòng)機(jī)不但吸收電網(wǎng)中滯后的無(wú)功功率，而且還向電網(wǎng)注入諧波功率成分，從而加劇了電能質(zhì)量的惡化。

　　因此，為了提高電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能，一方面要改善電機(jī)設(shè)計(jì)，改進(jìn)起動(dòng)方法，降低諧波轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的影響，更重要的是通過(guò)改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，建設(shè)綠色電網(wǎng)，從而減少因電網(wǎng)諧波的存在而引起的其它故障。

　　劉利宏男36歲講師SVPWM以及矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等，其最終都是產(chǎn)生一系列高低不同脈寬不同的脈沖列來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。

　　3DSP芯片的特點(diǎn)DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，與其它通用的處理器不同，其特點(diǎn)是：內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)空間分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)；一個(gè)指令周期可完成一次乘法和一次加法；片內(nèi)具有快速的RAM，通?？赏ㄟ^(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)空間和程序空間；快速的中斷處理和硬件I/O支持；可并行執(zhí)行多個(gè)操作；流水線操作等。它是一種特別適合進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器。

　　提供DSP芯片產(chǎn)品的有美國(guó)的T1公司、AD公司、ATT公司和Motorola公司等。其中TI公司的DSP芯片占DSP芯片市場(chǎng)的50%，本文介紹TI公司的DSP產(chǎn)品。

　　浮點(diǎn)DSP采用的浮點(diǎn)格式不同。

　　芯片，包括TMS320C20X、TMS320C24X兩個(gè)系列。TMS320C24X系列是專為數(shù)字電機(jī)控制（DMC）而設(shè)計(jì)的。它將DSP內(nèi)核和豐富的微控制器外設(shè)功能基于單片之中。成為傳統(tǒng)多微處理器單元（MCU）和昂貴的多片設(shè)計(jì)的替代。其16位定點(diǎn)DSP內(nèi)核提供了數(shù)字解決方案，采用自適應(yīng)控制、卡爾曼濾波、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等先進(jìn)控制算法，加強(qiáng)了系統(tǒng)的算法。高速的CPU允許設(shè)計(jì)者實(shí)時(shí)處理算法，不需要采用表法來(lái)獲得近似的結(jié)構(gòu)。T1公司提供不同的資源配置的芯片。TMS320C24X有強(qiáng)大的外設(shè)功能，包括：定時(shí)器、串行接口（SCI、SPI）、模糊轉(zhuǎn)換器（ADC）、事件管理器、系統(tǒng)保護(hù)（低壓檢測(cè)、看門狗）等。C24X執(zhí)行速度達(dá)20MIPS，幾乎所有的指令都可以在50ns完成，如此高的性能足以保證非常復(fù)雜的算法的實(shí)時(shí)運(yùn)算。此外，支持高的采樣率，減小了循環(huán)延時(shí)。C24X內(nèi)部的事件管理器與其它的DSP不同，可以為所有的電機(jī)類型提供高速、高效、和全變速的先進(jìn)控制技術(shù)。它含有特殊的PWM產(chǎn)生功能，特殊的附加功能（可編程的死區(qū)功能和空間矢量PWM狀態(tài)機(jī)，后者可為三相電機(jī)在功率開(kāi)關(guān)元件開(kāi)關(guān)機(jī)制中提供SVPWM信號(hào)）。3個(gè)獨(dú)立的向上/向下計(jì)數(shù)器，有各自的比較器，可以產(chǎn)生非對(duì)稱和對(duì)稱的PWM波。四路捕獲輸入中的兩路可以直接連至光電編碼器的正交編碼脈沖信號(hào)。而模擬器件由于以硬件作為解決方案，存在老化、部件兼容、漂移等因素，性能反而下降。

　　16KX16位片內(nèi)程序ROM或Flash，最大的尋址范圍是224KX16位四級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，八級(jí)硬件堆棧9路獨(dú)立，3個(gè)具有死區(qū)功能的全比較器4基于DSP的電機(jī)控制方式DSP控制電機(jī)的方法很多，大致分為以下三類，下面以每個(gè)類型給出一個(gè)典型的例子加以介紹。

　　4.1單DSP系統(tǒng)目前利用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法的應(yīng)用很多。如無(wú)速度感器的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。的系統(tǒng)框圖如下。它采用基于DSP的矢量控制方法來(lái)控制交流異步電機(jī)。其原理是利用坐標(biāo)變換將電機(jī)的三相坐標(biāo)等效為兩相系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的旋轉(zhuǎn)變換實(shí)現(xiàn)對(duì)定子電流勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量之間的解耦，達(dá)到分別有速度傳感器矢量控制系統(tǒng)控制交流電機(jī)磁鏈和電流的目的。系統(tǒng)充分利用了DSP的高速運(yùn)算能力和豐富的外設(shè)資源，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

　　4.2雙DSP系統(tǒng)流和逆變器采用PWM控制，但電機(jī)采用的是恒壓頻比控制，可進(jìn)一步改進(jìn)。本文作者提出DSP系統(tǒng)，其一用于控制整流逆變器，另一個(gè)采用直接轉(zhuǎn)矩的方法控制電機(jī)將有更快的響應(yīng)速度，更高的精度。二者之間可以SCI通訊端口連接，系統(tǒng)框圖見(jiàn)。這樣減小了諧波污染，提高了變頻器的控制性能。

　　4.3DSP與PC組合系統(tǒng)高速DSP控制的主從式處理器系統(tǒng)。

　　盤機(jī)高速數(shù)字伺服控制應(yīng)用為目標(biāo)的通用系統(tǒng)。DSP作為系統(tǒng)的快速處理的執(zhí)行者，以盡量快的速度完成算法的實(shí)現(xiàn)。它由個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）、高性能DSP（TMS320C50）、64K字的程序存儲(chǔ)器和64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成。采用共享存儲(chǔ)器的方式構(gòu)成PC-DSP多處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)不僅提供了一個(gè)完整的硬件環(huán)境，以實(shí)時(shí)運(yùn)行一個(gè)真正的數(shù)字控制，而且實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的控制規(guī)律，如在設(shè)計(jì)控制器由于系統(tǒng)的高速數(shù)字控制能力，通過(guò)S域的變換，模擬控制器也能在其上應(yīng)用、重構(gòu)和評(píng)價(jià)。

　　PC-DSP控制系統(tǒng)框展望電機(jī)控制發(fā)展的趨勢(shì)是將電機(jī)、功率變換器、控制系統(tǒng)集成在一起。成為結(jié)構(gòu)緊湊的機(jī)電一體化產(chǎn)品。相信這一點(diǎn)會(huì)隨著電氣元件尺寸的逐步減小而實(shí)現(xiàn)。同時(shí)它控制單元的芯片要有非常高的運(yùn)算速度。大的RAM或者ROM容量、更多的外圍設(shè)備（特別是A/D和D/A輸入和輸出）。

　　流感應(yīng)電機(jī)、直流永磁電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)以及多電機(jī)控制系統(tǒng)等，它支持先進(jìn)算法的同時(shí)，控制功率開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器。相信隨著DSP應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，電機(jī)控制必將走上新的臺(tái)階。