BLDCM驱动的电动门控系统的研究

论文摘要

电动门控系统应用非常广泛,主要可应用于办公楼,商场等公共场所以及大型超市、仓储等要求自动化管理的场合。它带有各种安全保护措施,具有可靠、经济、易维护升级的特点。现有很多门控系统的控制一般采用交流电机,通过PLC控制变频器来实现变频调速。这样的系统具有控制简单,开发周期短等优点,可是也有许多不足,比如调速精度不高,可扩展性差等,这就限制了电动门控系统在许多场合的使用。本课题所设计的这套系统采用ARM7芯片STR750作为控制器MPU,驱动无刷直流电机(BLDCM)来实现。无刷直流电机相对于交流电机具有体积小,寿命长,控制简单,调速精度高等特点。STR750是意法半导体公司开发的,专门用于电机驱动的32位ARM7微控制器。它具有超集成的特点,本身带有6路PWM输出,与DSP相比具有成本优势。我们采用霍尔传感器检测电机位置,应用PI控制算法进行转速环和电流环双闭环控制,实验结果能够达到我们的控制要求。采用ARM为核心的方案,可扩展性强,加入了PDA蓝牙遥控,上位机多门通信等功能。上位机人机界面基于虚拟仪器的LabWindows /CVI软件进行开发,通过RS485串行总线与各个门机进行通信。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 门控系统的发展现状
• 1.3 电动门控系统现有方案
• 1.4 电动门控系统改进方案介绍
• 第二章 直流无刷电机（BLDCM）介绍
• 2.1 无刷直流电机的发展概况
• 2.2 无刷直流电机的组成
• 2.3 无刷直流电机的基本工作原理
• 2.4 无刷直流电机的特点
• 第三章 ARM 微处理器介绍
• 3.1 嵌入式系统介绍
• 3.2 嵌入式微处理器介绍
• 3.3 ARM 微处理器的特点
• 3.4 嵌入式系统在机电控制方面的应用
• 第四章 此论文门控系统功能介绍
• 4.1 要实现的基本功能（基本动作）
• 4.2 门运行的各种模式
• 4.2.1 学习动作模式
• 4.2.2 待机模式（门闭状态）
• 4.2.3 门开（门闭）模式
• 4.2.4 非常时期动作模式
• 4.2.5 过负荷模式
• 4.3 扩展功能
• 4.3.1 上位机
• 4.3.2 PDA 蓝牙遥控
• 第五章 总体方案设计
• 5.1 电源部分
• 5.1.1 主电源
• 5.1.2 辅助电池及UPS
• 5.2 ARM 微控制器
• 5.2.1 STR750 介绍
• 5.2.2 ARM 开发板介绍
• 5.3 电机驱动全桥电路及霍尔传感部分
• 5.3.1 星形连接全桥控制电路
• 5.3.2 MOS 管驱动电路
• 5.3.3 电流采样调理
• 5.3.4 位置检测和速度计算
• 5.4 微波感应电路
• 5.5 红外感应电路
• 5.6 上位机远程通讯
• 5.6.1 串行通信硬件电路介绍
• 5.6.2 软件开发平台Labwindows/CVI 介绍
• 5.6.3 串行通信协议
• 5.7 PDA 蓝牙遥控
• 5.8 控制器系统的保护
• 第六章 软件部分
• 6.1 ARM 开发工具介绍
• 6.2 数学建模及控制算法
• 6.2.1 无刷直流电动机转速控制系统的数学模型
• 6.2.2 无刷直流电动机转速控制系统的常规工程设计
• 6.2.3 软件框架
• 6.3 上位机组态软件CVI 介绍
• 第七章 实验结果分析
• 7.1 实验平台介绍
• 7.2 实验波形
• 第八章 总结及应用展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录