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摘要目前国内大多采用模拟方法实现直流电机的 PWM 转角控制，该方法电路复杂、集成度低、成本高。鉴于此，考虑充分利用 DSP（TMS320F2812）芯片的高速运算功能，即以数字控制替代传统的模拟 PID 控制来完成直流电机的 PWM 转角控制。其中主要内容涉及控制器的硬件电路构成和软件编程设计。 本文主要介绍了利用 DSP 来实现PID 算法在直流电机控制中的应用。首先介绍了 PID 算法、PWM 技术以及 DSP 技术的一些基本知识，其次介绍设计所需要使用的部分主要器件，最后通过计算得出一个占空比的增量表达式，并利用 C 语言编程来实现这个算法，从而达到控制电机转角的目的。本论文采用增量式同轴光电编码器电路来实现电机转角的获取，获取到的转角作为 PID 控制环节的反馈。所有的控制命令都是由一个上位机监控软件来发出的，可以通过这个监控软件对PID参数进行设置。 8330
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关键词 ：直流电机 PID 算法 PWM 技术 DSP F2812
目录
1 绪论 . 1
1.1 引言 1
1.2 直流电机的发展现状 1
1.3 相关技术和算法 2
1.4 本文工作及内容安排 3
2 电机控制技术的研究 . 4
2.1 直流电机的介绍 4
2.2 PID 控制理论 6
2.2.1 对 PID算法的介绍 6
2.2.2 模拟 PID控制原理 6
2.2.3 数字 PID控制原理 7
2.3 PWM 技术 9
2.3.1直流电机的控制 . 9
2.3.2 PWM 基本原理 . 9
2.3.3 PWM 调压调速原理 11
2.3.4 PWM 调速方法 12
2.4 DSP 技术 . 13
2.4.1 数字信号处理 . 13
2.4.2 DSP 技术现状与特点 13
2.4.3 CCS 集成开发环境介绍 14
3 器件介绍 15
3.1 TMS320F2812 处理器的介绍 . 15
3.1.1 TMS320F281x 系列处理器介绍 15
3.1.2 TMS320F2812 处理器片内外设 15
3.1.3 事件管理器模块 . 15
3.1.4 QEP 电路和光电编码器 16
3.2 LMD18200 芯片介绍 17
3.2.1 LMD18200 芯片概述 . 17
3.2.2 芯片封装及管脚说明 . 17
4 系统设计 19
4.1 系统整体框图 . 19
4.2. 角位移检测模块 19
4.3 PID 控制模块 . 20
4.3.1 PWM 驱动模块 20
4.3.2 增量式 PID控制模块 . 21
4.4 软件流程图 . 22
5 总结和展望 24
5.1 本文工作总结 . 24
5.2 未来工作展望 . 24
致 谢 26
参 考 文 献 . 27
附 录 28
1 绪论
1.1 引言
基于 DSP 直流电机控制，是指以电动机及其拖动的装置为控制对象，以 DSP 微
控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在控制理论的指导下的自动控
制系统。作为运动控制系统的核心组成部分，PID控制器的目的是对电机驱动的执行
机构或者设备进行控制，使其按照预定的速度进行运动。只要有伺服电机应用的场合
就离不开运动控制器，它以其特有的灵活性和优异的运动控制能力使许多工业生产设
备焕发出勃勃生机。运动控制技术是在以数字信号处理器 DSP 为代表的高性能高速微
处理器，及大规模可编程逻辑器件 FPGA的基础上发展而来的，随着自动化技术的进
一步发展，运动控制器的应用已走出机械加工行业，越来越多地应用于其它工业自动
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