基于LM3S8962 ARM的神經(jīng)元控制直流調(diào)速系統(tǒng)

3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)以LM3S8962為核心，LM3S8962是基于ARM?CortexTM-M3的32位RISC控制器，具有內(nèi)部存儲(chǔ)器、4個(gè)通用定時(shí)器、遵循ARM FiRM規(guī)范的看門(mén)狗定時(shí)器、控制器局域網(wǎng)(CAN)、10／100以太網(wǎng)控制器、同步串行接口(SSI)、2個(gè)完全可編程的UART、4個(gè)10位ADC、模擬比較器、I2C、6個(gè)PWM輸出、2個(gè)QEI模塊。

系統(tǒng)主電路采用晶閘管三相全控橋式電路，控制電路主要由LM3S8962芯片構(gòu)成，一是完成速度脈沖的采樣、控制算法的實(shí)現(xiàn)和控制極脈沖的輸出等。二是完成起、?？刂?，鍵盤(pán)及顯示器接口等。系統(tǒng)硬件方框圖如圖3所示。

從LM3S8962芯片出來(lái)的PWM輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電隔離驅(qū)動(dòng)，送入晶閘管控制極，實(shí)現(xiàn)對(duì)全控橋的控制。

電流檢測(cè)回路采用霍爾電流傳感器CSNP661檢測(cè)直流電流Id，當(dāng)檢測(cè)到電流值超過(guò)設(shè)定的限幅值時(shí)ARM立即進(jìn)行中斷處理，封鎖輸出給晶閘管的PWM信號(hào)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

系統(tǒng)采用測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，把轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)分壓電阻送給ARM的ADC轉(zhuǎn)換輸入中斷。

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件結(jié)構(gòu)：本系統(tǒng)軟件采用功能模塊設(shè)計(jì)方法，軟件由系統(tǒng)、主程序、中斷服務(wù)子程序及其他相關(guān)的子程序組成。

主程序主要完成芯片的初始化、變量的初始化等。

中斷程序主要包括ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷等幾個(gè)部分。

在串行口中斷中，主要完成與主機(jī)信息的傳輸，根據(jù)制定的串行通信協(xié)議，按照主機(jī)的命令進(jìn)行各種動(dòng)作。

在ADC中斷中，通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換的數(shù)值經(jīng)過(guò)計(jì)算得到當(dāng)前負(fù)載電流值，進(jìn)行電流環(huán)調(diào)節(jié)，每經(jīng)過(guò)一定次數(shù)電流環(huán)調(diào)節(jié)，就進(jìn)行一次速度環(huán)調(diào)節(jié)，以保證系統(tǒng)按照要求進(jìn)行控制。

5 仿真實(shí)驗(yàn)

為檢驗(yàn)本系統(tǒng)的控制性能，對(duì)直流電機(jī)(額定數(shù)據(jù)：380 V，37 A，200 r／min)進(jìn)行了空載起動(dòng)和突加負(fù)載的仿真實(shí)驗(yàn)，得出電流和轉(zhuǎn)速的變化曲線如圖4和圖5所示。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制可靠，能保持快速響應(yīng)及無(wú)靜差和較小超調(diào)等優(yōu)良性能，采用了高性能高精度的ARM芯片的模糊控制器，能達(dá)到很高的控制精度。同時(shí)，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，可以通過(guò)串行口或者以太網(wǎng)與上位機(jī)通信。