基于DSP的无刷直流电机伺服系统设计

2．2 速度环控制
速度环是位置环的重要内环路，速度闭环可改善控制对象的线性度，提高速度控制精度，改善电网电压等对电机转速的影响，提高抗干扰能力，改善系统性能。
转子旋转一周的时间内，霍尔传感器输出3路180°的交叠信号，电动机每转动60°就有一次换相，只要检测两次换相的时间间隔就能计算出电机的速度。

2．3 位置环控制
位置环是通过安装在电机转轴上的电位器实现闭环的控制环路，位置环路的控制对象是电流环和传动机构。由电位器测得的电压信号经过信号解调和AD转换得到位置反馈信号。由于位置环具有很大的不确定性，加之被控对象的非线性以及系统参数的时变性等，为了减小电机在运行过程中积分校正对系统动态性能的影响，本系统对位置环采用积分分离的PID算法。如图4所示，积分分离法是在误差量较大时，不进行积分，直至误差达到一定值之后，才在控制量的计算中加入积分累积。算法为：

3 系统软件实现
伺服控制系统的软件采用模块化设计，使软件组织灵活有序，便于调整、修改和移植。DSP程序主要由主程序，信号采集与输出程序，PID算法程序，串口通信程序，滤波程序等组成。主程序首先是DSP的初始化，包括设置系统时钟、定时器、系统状态寄存器、设置IO端口。然后初始化中断设置，确定系统所需要用到的中断类别及中断子程序，再设置事件管理器，产生PWM波。图5为积分分离的PID程序流程图，用积分分离的改进算法效果较好，程序简单。

4 结束语
本文设计了一种基于TMS320F2812DSP的无刷直流电机伺服控制系统，采用积分分离的PID控制算法，根据偏差，对不同情况进行不同的PID控制，并对系统的硬件设计以及控制算法进行了研究。试验结果表明，系统响应快，性能稳定，能较好的满足伺服系统的控制性能要求。

发布者：小宇