● 摘要
现场总线具有接线简单、安装费用低、维护方便、支持多种拓扑结构、组网方式灵活、扩展性好等优点，以现场总线为基础的全数字控制系统是21世纪自动化控制系统的主要应用方向之一。本文以基于现场总线的无刷直流电动机控制方式为研究对象，完成了如下的研究工作：完成了基于总线的无刷直流电动机速度伺服系统的总体方案设计。系统由上位机、下位机、功率驱动模块和无刷直流电动机等部分构成。上位机负责完成速度环控制、下位机接受上位机输出的电流指令并负责完成电流环控制、上下位机之间通过CAN总线连接、功率驱动模块根据下位机输出的PWM信号完成电机的功率驱动。完成了基于总线的无刷直流电动机速度伺服系统的硬件和软件实现。上位机以ARM芯片S3C44B0X为核心、采用SJA1000和82C250构成CAN通信模块。下位机以TMS320LF2407A为核心。功率驱动模块由集成度极高的集成功率模块PS12034及其外围电路构成。电机选用带霍尔位置传感器的无刷直流电动机57BL-2030H1-LS-B。在上位机中移植了嵌入式操作系统μCOS-II、编写了模块化的CAN驱动程序、实现了系统速度环PI控制算法。在下位机中完成了与上位机通信的CAN接口程序、无刷直流电动机的换相处理及电流环控制算法。完成了基于总线的无刷直流电动机速度伺服系统的性能仿真。建立了系统模型，该模型包括：参数化的电动机模型、三相桥模型、传感器模型和两环控制算法模型。利用该系统模型仿真研究了上下位机数据传输延时对系统性能的影响。对基于总线的无刷直流电动机速度伺服系统进行了实验研究。分别研究了该系统在稳定运行时和在转速指令变化时的系统性能。