Ứng dụng DSP TMS320F28x và matlab trong lĩnh vực điều khiển tự động

LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
- 

!  "  #"$  %   &
'(%)(&'(*%+,-./
'01"2*3/'0
1"
2. Mục tiêu nghiên cứu:
! 4"506,6'78,9
:;2<;=&04>?@AB(C#2/"
$%$$&'(%*%+,-.
/'01"2*3/'
01"
! D("95
E ).8,9 
E 06,6#$#(8(8,9
":F:;GH04>?@A
E  I=J8,9'7/K(/
L2'(
3. Các kết quả đạt được trong luận văn
! 0M(9J#2#(8(8,9
! 06,6J#$#(8(8,9
N2<;=&&':704>?@A
! 4/LJ'7B4=
! I8,9=(2'F6$;
$2
O
CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ VI XỬ LÍ TÍN HIỆU SỐ TMS320F2812
1.1 Tổng quan về phần cứng TMS320F2812.

1.1.1 Giới thiệu chung
 04>?@AP@QO@= 2"+04>?@AD@Q<RS>T$
J&J$':$=U"#
8,9 D@Q<RS>T=2"(8U
04>?@AD@AAARS>T D@Q<=(/'KUDVE
E$W*N99,/X'7,9(:
(8(B /$YW'.
J9B:;DVDEE
1.1.2 Các đặc điểm cơ bản của F2812
!D/'>D4Z>
![\J]^0_`
!I2a<;=&)(DTb?@
!c"6dZ!(e()
!cfZ4dgh<Oij
!`'
!h9(:<kk2'7 
!1l
!h7\J(FdTee=men<:5Tmnjgo
l%2
!4,CO@Qc
!?kkDTb?@!c
!1%28,9('
@
!  1%  2  #  d  >e=  Tee=  mepe:5  >Dm>j$  >
b_f0
!Oi,"_SDO@!c
!DCoi)2V<e,",UMd4==e<e`ee=j
!Dq&D)
1.1.3 Sơ đồ chân của F2812
[MO O>k7&Ori)2<;=&&':7

?
04>?@AP@QO@
1.1.4 Sơ đồ khối chức năng của F2812
[MO @>k7&,7s
04>?@AP@QO@
g
1.1.5 Tổ chức không gian nhớ
[MO ?0t,/
1.2. Các môi trường phần mềm hỗ trợ phát triển TMS320F2812
1.2.1 Sử dụng trình biên dịch CCS (Code Composer Studio)
DD>uDeD(:e>=(/*:%U
mSnd(/*99vS>Tj0e<:
m:(e6'S>TY4Db0m$k(2'
:%U(='$a$=",62eM w9(
=DD>=,Ux,672#$e=e$2yk
a*
1.2.2 Sử dụng môi trường lập trình đồ họa ViSsim
1.2.2.1. Giới thiệu
H(/*#(8(9&J$G:>(
W<)(C8,9s"+
S>TD@AAA0e<:m:(e:
o
1.2.2.2. Các bước xây dựng hệ thống
1.2.3 Matlab và gói phần mềm hỗ trợ lập trình cho DSP TIC2000
4'&#(8((=J:;t6"6
'==.Ms2.=''s
1.3. Một số ví dụ của TMS320F2812 trong điều khiển
1.3.1. Ứng dụng DSP TMS320F28x và Matlab trong lĩnh vực điều
khiển tự động
1.3.2 Ví dụ sử dụng TMS320 trong điều khiển động cơ một chiều

CHƯƠNG 2
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC
2.1 Cấu tạo động cơ bước.
2.1.1 Động cơ bước dùng nam châm vĩnh cửu (Permanent
Magnet):
[M@ @I
3.1.2 Động cơ biến từ trở (Variable Reluctance)

i
[M@ ?I=z
3.1.3 Động cơ bước lai (hybrid)
[M@ o>k(ql=
2.2 Nguyên lí làm việc
2.2.1 Nguyên lí làm việc
[M@ i>k"=&(2@2
=',8,9B<O
2.2.2 Chế độ chuyển mạch của động cơ bước
!Chế độ bước đủ (2 pha on):06)J
<8,9%(*9(
Bước A B C D
O O O A A
@ A O O A
? A A O O
g O A A O
r
- Chế độ nửa bước( Half drive)5{6(
)J'2:C)J'=/
"d)='e:7=|)k6:7
})kJ=%j D6C((e<lL
6 >k9(%M:

cU@ @D9(%)6;
Bước A B C D
O O A A A
@ O O A A
? A O A A
g A O O A
o A A O A
i A A O O
r A A A O
Q O A A O
- Chế độ bước đủ( 1 pha on)506XC()
J<8,96C6
"((e<l&,9 0*N
*J"#((e<lL
Q
cU@ ?D9(%)6dOj
c _ c D S
O O A A A
@ A O A A
? A A O A
g A A A O
- Chế độ vi bước
2.2.3 Các đại lượng điều khiển
!I8,97K
!I8,98K
2.2.4 Đặc trưng của tín hiệu điều khiển động cơ bước.
!Sv'2&v'
!I<d="K,Uxaj
!0#:7<d="K7Kj
!D<$k(2:7=J)J

<d="K((eU28KUj
2.3 Mô hình toán học của động cơ bước
~
W (t) U(t) Y(t)
Bộ điều khiển Đối tượng điều khiển
2.4 Đặc điểm của hệ truyền động động cơ bước.
!h/:U=;t=(tx=J
!0%J((e
!I8,92a&e2vF
!I=.2U
!I7,,F$U8$8X
CK
CHƯƠNG 3
XÂY DỰNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC
DÙNG VI XỬ LÍ TMS320F2812
3.1 Các cấu trúc điều khiển
3.1.1 Điều hiển hở
OA
[M? ODs8,92vF
3.1.2 Điều khiển phản hồi trạng thái
[M? ODsUk%
3.1.3 Điều khiển phản hồi tín hiệu ra
[M? ?DsUk&'
3.2 Cấu trúc điều khiển động cơ bước.
I8,9F
OO
PW1 1 1
PW2 3
PW3 5
PW4 7

IN1
IN3
IN5
IN7
OUT11111
OUT5
OUT7
1
2
3
4
8
16
3
5
7
MOT5
5
IN8
TMS320 ULN2003
Step motor
GPIOA0/PWM1
GPIOA2/PWM32
GPIOA3/PWM4
GPIOA1/PWM2
OUT3
3.2.1 Đối tượng điều khiển
>;b=Cg)
3.2.2 Thiết bị điều khiển
[M? ~4%W72bH1@AA?S


O@
[M? Og>k,6704>?@A$bHH@AA?2
3.4 Kết nối các thiết bị.
[M? Ooh67(&$(':C204>?@A
O?
[M? OiI7J8,9
[M? Or_e9t6b>cu^0_`2c
(%0ZT@QO@
CHƯƠNG 4
THÍ NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN
4.1 Kết quả mô phỏng trong MATLAB
4.1.1 Sơ đồ chi tiết.
g O O O>k,7
Og
ab
dq
ab->dq
STEP
DIR
Signal Bui l der
Scope1
Scope
180 /pi
Rad to deg
0
Load torque
TL
m
A+

A-
B+
B-
C+
C-
D+
D-
TL
m
A+
A-
B+
B-
B+
C-
D+
D-
Hybrid Stepper Motor
STEP
DI R
Iref
Ia
Ib
Ia1
Ib1
V+
V-
A+
A-
B+

B-
C+
C-
D+
D-
Dri ver
100
28 VDC
<Vph (V)>
<Iph (A)>
<Te (N*m)>
<w (rad/s)>
<w (rad/s)>
Theta (degrees)<Theta (ra d)>
[Mg O>k,7(%F
ab
dq
ab->dq
STEP
DI R
Signal Builder
Scope1
Scope
180/pi
Rad to deg
0
Load torque
TL
m
A+

A-
B+
B-
C+
C-
D+
D-
TL
m
A+
A-
B+
B-
B+
C-
D+
D-
Hybrid Steppe r Motor
STEP
DI R
Iref
Ia
Ib
Ia1
Ib1
V+
V-
A+
A-
B+

B-
C+
C-
D+
D-
Driver
PID(z)
Discrete PID Controller
100
28 VDC
<Vph (V)>
<Iph (A)>
<Te (N* m)>
<w (rad/s )>
<w (rad/s )>
Theta (degrees)<Theta (rad)>
[Mg O>k,7(%,&
Oo
4
Ib1
3
Ia1
2
Ib
1
Ia
10
D-
9
D+

8
C-
7
C+
6
B-
5
B+
4
A-
3
A+
2
V-
1
V+
TBLD
TBLC
TBLB
TBLA
RT
RT
mod
NOT
NOT
NOT
NOT
IO
LPF3
IO

LPF2
IO
LPF1
IO
LPF
K
z-1
Convert
Convert
Convert
Convert
i
+
-
i
+
-
i
+
-
i
+
-
g
A
B
+
-
Converter D
g

A
B
+
-
Converter C
g
A
B
+
-
Converter B
g
A
B
+
-
Converter A
0
-1
4
1
3
Iref
2
DIR
1
STEP
g ?>k6(%,&
Oi
4.1.2 Kết quả mô phỏng

[Mg gh6KU(/L(%F
[M

g oh6KU(/L(%,&
Or
4.2 Thí nghiệm
4.2.1 Chế độ bước đủ (2 Pha on)
)e:5
IaX 0< 
)
A<?A AAOOAAAA _c
A<@g AAOAAOAA _S
A<A AAAAOOAA DS
A<OQ AAAOOAAA cD
cUg O0<2)6d@
j
16<eaX5A<?A•A<OQ•A<A•A<@g:yK
e8J=% 0*€=?AA$6t*
7:yt
[Mg i)6d@j
4.2.2.Chế độ bước đủ (1 pha on)
0<)
OQ
IaX 0< 
)
A<AQ AAAAOAAA D
A<OA AAAOAAAA c
A<A@A AAOAAAAA _
A<Ag AAAAAOAA S
cUg @0<8,9)6

dOj
4.2.2.2 Xung áp của cuộn dây
[Mg r)6dOj
4.2.3 Chế độ nửa bước
)
IaX 0< 
)
A<A AAAAOOAA DS
A<AQ AAAAOAAA D
A<AOQ AAAOOAAA cD
A<AOA AAAOAAAA c
O~
A<?A AAOOAAAA _c
A<@A AAOAAAAA _
A<@g AAOAAOAA _S
A<Ag AAAAAOAA S
cUg ?0<8,92)6
;
4.2.3.2 Xung áp của cuộn dây.
[Mg ~)6;
4.2.4 Chế độ vi bước
)
IaX 0< 
)
A<?A AAOOAAAA _c
A<@g AAOAAOAA _S
A<A AAAAOOAA DS
A<OQ AAAOOAAA cD
cUg g0<8,92)62
D68X*€=iAA

4.2.4.2 Xung áp ra của cuộn dây
@A
[Mg OA )62
4.3 Kết luận
!>,=l2%;'(8,9J
=(2'F6$;$2 ,6KU&
'(7"=&=(2'"F#
=&6
!0&'(tJ7Bt#
:7<
!IU8KB8X<
)
@O
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Kết luận:
1=.2x(=#C="9(
8,9:7$:'78,9:7
(+=-2,*:7<2/'
Ik*(=#"J9(t.'
8•1&=.2xM
(62'(8,9:;
#(8(,t6=-28,9$(/Lu2(
+2<;=‚(%98,9:7•=S>T
04>?@AP@QO@ k(2'#(%2#(8(8
,9 
!>,=l2%;'(8,9J
=(2'F6$;$2 ,6KU&
'(7"=&=(2'"F#
=&6
!0&'(tJ7Bt#

:7<
!IU8KB8X<
)
Đề nghị:
0#/2''8,9
:7"8U(2<;=‚9$<(=%F(
U$J=‚68,9'%$.
J6=J62<;=& h6KU&'((=%F
6=(2' I)=%6=.2x
(/:y6M(9* 0KM"
2=.2x,6C%$,Ux=-
@@
,6(v%6"=.2xv86:C
/(J:XU#/ 
0/<)U(ƒ
@?