基于DSC控制的永磁无刷直流电动机在电梯门机系统中的应用

论文摘要

本文的主要任务是完成电梯门机控制系统的设计与研制。本人通过成功开发出的基于16位数字信号处理器(DSC)的门机驱动板,来控制永磁无刷直流电动机(BLDCM)的正常运转,最终组成一套高性能的电梯门机伺服系统。本文第一章对电梯门机系统的各个组成部分及运行曲线做了一定的介绍;第二章对BLDCM的结构、工作原理以及数学模型进行了详细的解析;第三章对电梯门机运行曲线及转速控制系统的设计给出了优化意见,同时建立电机仿真模型;第四章完成了电梯门机系统控制板的硬件设计;第五章完成了电梯门机系统上下位机的软件设计,并通过MATLAB软件对电机进行仿真运行;第六章完成了实验部分,并对各个测试内容的结果进行了分析与比较。第七章则对全文进行了总结与展望。文章最后还对整套电梯门机系统控制板的硬件抗干扰设计与软件可靠性设计提出了几点需要注意的地方。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电梯门机系统简介
• 1.3 电动机的选择
• 1.4 本课题的研究现状及现实意义
• 1.5 本论文研究的主要内容及章节安排
• 第二章 永磁无刷直流电动机的组成、工作原理和数学模型
• 2.1 永磁无刷直流电动机的组成
• 2.1.1 电动机本体
• 2.1.2 逆变器
• 2.1.3 转子位置传感器
• 2.2 永磁无刷直流电动机的工作原理
• 2.3 永磁无刷直流电动机的数学模型
• 2.3.1 三相定子电压平衡方程
• 2.3.2 电机运行特性分析
• 2.3.3 动态方程及传递函数
• 2.4 本章小结
• 第三章 电梯门机运行速度控制系统的优化设计
• 3.1 电梯门机运行曲线的优化设计
• 3.1.1 连续时间下S曲线的各段速度表达式
• 3.1.2 离散时间下S曲线的各时间点的速度值
• 3.1.3 S曲线在控制系统中的实现
• 3.2 电梯门机转速控制系统的优化设计
• 3.2.1 传统PID控制器的设计
• 3.2.2 改进的PID控制器设计
• 3.2.3 电机仿真模型的建立
• 3.3 本章小结
• 第四章 电梯门机控制系统的硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 核心控制区单元
• 4.2.1 核心主控制器模块
• 4.2.2 晶体振荡器模块
• 4.2.3 复位电路模块
• 4.2.4 参数掉电保持模块
• 4.2.5 ICSP专用调试接口模块
• 4.3 电源电压转换单元
• 4.3.1 24V转15V电源模块
• 4.3.2 9V转5V电源模块
• 4.4 电机驱动及各反馈回路单元
• 4.4.1 电机驱动模块
• 4.4.2 电机转速反馈模块
• 4.4.3 电流采样及反馈电路模块
• 4.5 按键输入及各显示单元
• 4.5.1 按键输入及数码管显示模块
• 4.5.2 电梯运行状态指示模块
• 4.5.3 自学习输入模块
• 4.6 控制信号输入输出单元
• 4.7 通讯接口单元
• 4.7.1 RS232双串口通讯模块
• 4.7.2 双CAN通讯模块
• 4.8 硬件的抗干扰设计
• 4.9 本章小结
• 第五章 电梯门机控制系统的软件设计
• 5.1 引言
• 5.2 门机系统的技术指标
• 5.3 上位机软件的设计与实现
• 5.4 下位机软件的设计与实现
• 5.4.1 主程序流程图及初始化
• 5.4.2 门宽自学习功能流程
• 5.4.3 人机交互按键输入与显示
• 5.4.4 电机驱动与控制
• 5.4.5 串口通讯程序设计
• 5.5 转速控制软件仿真
• 5.6 软件的可靠性设计
• 5.7 本章小结
• 第六章 实验及结果分析
• 6.1 实验平台介绍
• 6.2 电压波形分析
• 6.3 速度算法的分析
• 6.4 运行曲线的比较与分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 附图