一、?課題研究目的
基于嵌入式實(shí)時(shí)性能、強(qiáng)大的DSP處理能力、快速的中斷響應(yīng)速度以及高容錯(cuò)能力的32位DSC TC1166器件實(shí)現(xiàn)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用，建立以數(shù)字技術(shù)為核心的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制平臺(tái)，運(yùn)用現(xiàn)代電機(jī)控制理論完善的電機(jī)控制算法程序庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)方法、正弦波原理無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制、永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向（FOC）控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)分析與研究。因此依據(jù)電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向研制基于32位DSC開(kāi)放式交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制平臺(tái)，并將其應(yīng)用于《一體化電機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)與控制》本科生創(chuàng)新課程教學(xué)中具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。由于平臺(tái)系統(tǒng)采用開(kāi)放式、模塊化結(jié)構(gòu)和可重構(gòu)、可任意擴(kuò)展功能，因此所研制的平臺(tái)系統(tǒng)具有先進(jìn)性。
二、課題背景
現(xiàn)代電機(jī)控制的發(fā)展，一方面要求提高性能、降低損耗、減少成本，另一方面又不斷地有技術(shù)指標(biāo)極其苛刻的特殊應(yīng)用的系統(tǒng)需求?？煽啃愿摺?shí)時(shí)性好是對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求。微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及控制理論的完善、仿真工具的日漸成熟，給電機(jī)控制行業(yè)帶來(lái)了很多發(fā)展的機(jī)遇；同時(shí)現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得功率器件的開(kāi)關(guān)頻率越來(lái)越高，各項(xiàng)性能也越來(lái)越好。而傳統(tǒng)的基于單片機(jī)軟件運(yùn)算的控制系統(tǒng)，由于速度慢、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)等弱點(diǎn)，已越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代高性能伺服系統(tǒng)的要求以及時(shí)代發(fā)展的需要。數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）的出現(xiàn)，特別是高性能的32位DSC的出現(xiàn)，為電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字高性能的控制提供了軟硬件基礎(chǔ)，并且在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，代表著當(dāng)今電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的發(fā)展方向。
三、課題研究主要內(nèi)容
項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容可概括為以下三個(gè)方面:
1）、設(shè)計(jì)一個(gè)基于32位DSC TC1166的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制平臺(tái)；
2）、研制基于32位DSC TC1166電機(jī)控制算法程序庫(kù)，完成電機(jī)控制算法程序的仿真和驗(yàn)證。
3）、基于32位DSC TC1166電機(jī)集成控制器實(shí)現(xiàn)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制（實(shí)驗(yàn)演示）。
(1)、基于32位DSC TC1166永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制平臺(tái)的架構(gòu)
近年來(lái)數(shù)字控制處理芯片的規(guī)模，運(yùn)算能力和可靠性得到了很大提高，以及電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得DSP和高性能的MCU以及FPGA廣泛應(yīng)用于交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，取代了以前的模擬器件控制系統(tǒng)。采用全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)合電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制理論來(lái)設(shè)計(jì)和構(gòu)成具有開(kāi)放式、可編程的嵌入式電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。以德國(guó)Infineon公司32位DSC TC1166電機(jī)集成控制器為核心，應(yīng)用數(shù)字控制技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)開(kāi)放式永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制平臺(tái)。平臺(tái)系統(tǒng)包括1臺(tái)上位控制計(jì)算機(jī)、1臺(tái)伺服控制器、1臺(tái)帶有旋轉(zhuǎn)變壓器的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、一套轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速測(cè)試儀和一臺(tái)磁粉制動(dòng)器。其重點(diǎn)研制以32位DSC TC1166電機(jī)集成控制器為核心伺服控制器。其系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。