直流電機控制系統(tǒng)總體結構以ti公司的tms320lf2407dsp芯片的評估開發(fā)板（evm）為控制核心，并輔以相應外圍接口電路，包括電流檢測模塊、故障保護模塊、驅動模塊等部分。整個系統(tǒng)的基本思想就是利用dsp內部資源產生可控制的脈沖控制整流電壓，改變串入主回路中的直流電動機的電磁轉矩，實現(xiàn)電動機的轉速調節(jié)。dsp是通用的信號處理器，用軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，算法靈活，功能強大，能夠滿足大計算量、運算速度高的要求，dsp2000系列的這些優(yōu)點使其成為電機控制系統(tǒng)最好的芯片。 控制系統(tǒng)硬件設計 功率驅動電路設計 　　 為了滿足加工時電極快速前進與快速回退的雙向運動的需要，驅動器產生的驅動力必須能改變方向，這就要求在磁場方向恒定的條件下，線圈內能流過兩個方向的電流，功率驅動電路必須是h型橋式斬波驅動電路。因此本設計方案采用圖1所示的h型雙極可逆pwm驅動系統(tǒng)。 　　 h橋的前置驅動采用ir公司的ir2110。ir2110是一種雙通道高壓高速功率mosfet驅動器。由lf2407提供的pwm脈沖信號通過隔離變換后作用于控制輸入端hin和lin，兩路輸出ho和lo與輸入hin和lin相對應，當關閉功能端sd為低電平時，在對應輸入端的上升沿時刻，對應輸出端有輸出信號;當sd端為高電平時，將同時關斷高端和低端的輸出信號，這為保護功率管和電機提供了很好的可控性。其中功率開關器件采用ir公司的irf640功率mosfet管。 [align=center] 圖1　h型功率驅動電路[/align] 電流檢測回路設計 　　 電流環(huán)構成電樞電流負反饋，主要目的是在允許的范圍內產生一個適當?shù)碾娏鲄⒖贾?，以減小電源電壓波動、負載作用和慣量變化帶來的影響，使系統(tǒng)恒流起、制動。同時，如果電流檢測值超過了所允許的最大值，則會產生中斷，調用過流保護程序，關斷pwm輸出。但電流的采集必須考慮頻率問題，本系統(tǒng)電流環(huán)的控制頻率等于pwm信號的載波頻率，也即每個pwm周期控制一次電流環(huán)。 　　 電流檢測接口電路如圖2所示。 [align=center] 圖2　電流檢測電路[/align] 電流檢測接口電路由電壓采樣電路、濾波電路、放大電路、電壓偏移電路和保護環(huán)節(jié)組成。霍爾電流傳感器輸出的小電流信號經過電壓采樣電路轉換為電壓信號，再經過濾波電路和放大電路進行放大。同時，由于電樞繞組中電流可正可負，于是傳感器輸出的電流也有正負之分，則轉換為電壓也有正負兩種數(shù)值，為了滿足lf2407a的a/d采樣端口單極性輸入電壓的要求，必須對電壓信號進行電壓偏移變換，如本系統(tǒng)直流電機的最大起動電流為14a，當i＝4a時，對應a/d輸入為3.3v;當i=-4a時，對應a/d輸入為0v;當i=0a時，對應a/d輸入為1.65v，以便將具有正負極性的電流反饋信號轉換為單極性電壓信號輸入到lf2407的adc單元。而兩個二極管d8和d9則具有限制輸入電壓的保護功能。 與上位機通信電路設計 　　 為了實時地監(jiān)控下位機的工作狀態(tài)，本設計還建立了上位機與下位機通信的電路模塊。利用tms320lf2407的串行通信接口與rs-232串行口進行dsp與pc機之間的異步通信。可以利用上位機（pc）的串行口與下位機（dsp）進行通信，進行上位機與下位機之間的數(shù)據(jù)交換，有效的實現(xiàn)監(jiān)控。由于上位機的rs-232c電平與下位機的ttl電平不一致，在本文中利用電平轉換芯片max232進行串行通信，另外，由于本文中的tms320lf2407是屬于低功耗的，它采用+3.3v供電所以在max232與tms320lf2407之間需加電平匹配電路。接口電路如圖3所示。 [align=center] 圖3 tms320lf2407串行通信接口電路[/align] 控制系統(tǒng)軟件設計 　　 整個系統(tǒng)的軟件結構包括主程序模塊，初始化子程序模塊和中斷服務程序模塊。主程序模塊主要包括鍵盤掃描模塊和顯示模塊。 　　 初始化子程序模塊的功能主要是設置各個寄存器，使系統(tǒng)按照設計要求正常工作，并對各種變量進行初始化。 　　 主程序主要是調用初始化子程序對系統(tǒng)進行初始化，并啟動系統(tǒng)中使用的定時器，然后進入循環(huán)體，查詢鍵盤狀態(tài)和調用顯示子程序并等待系統(tǒng)中斷。當發(fā)生中斷時優(yōu)先去執(zhí)行中斷服務程序，在中斷服務程序中完成系統(tǒng)的控制。 　　 中斷服務程序模塊包括a/d采樣模塊、捕獲中斷模塊、控制算法模塊、pwm信號輸出模塊以及與上位機的串行通信模塊。 　　 在串行口中斷中，主要完成與主機的信息傳輸、反饋當前的工作狀態(tài)，根據(jù)主機的命令起動或制動電機等。 　　 adc中斷在每次pwm周期發(fā)生后一段時間發(fā)生，可以通過ad轉換的數(shù)值經過計算后得到當前的相電流值，進行電流環(huán)的調節(jié)。每當經過設定次數(shù)的電流環(huán)調節(jié)，就進行一次速度環(huán)調節(jié)，保證系統(tǒng)按要求運行。 結語 　　 dsp有許多專用的外圍設備和高性能特性，使其成為了電機控制系統(tǒng)最好的芯片之一。隨著對dsp控制能力的不斷提高，在電機控制上將取代單片機而獲得巨大的發(fā)展。本文從硬件和軟件兩方面，介紹了dsp在永磁無刷直流電機的伺服控制系統(tǒng)的應用方案，提供的硬件平臺，可以實現(xiàn)諸多現(xiàn)代控制理論和算法的評估;軟件方面，提供了dsp在電機控制的實現(xiàn)方法，具有很廣泛的應用價值。