原创《基于STM32F7电机驱动系统设计》：本论文为免费优秀的关于STM32F7论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
摘 要：文章采用基于Cortex-M7内核的STM32F7,设计了一套电机驱动系统,其具有串口通讯、以太网通讯、永磁同步电机驱动等功能.在软件设计上,通过移植Rt-Thread实时操作系统,实现了多线程处理,同时合理地分配了中断资源,保证电机驱动算法能够得到及时运行.实现了id等于0电机控制算法,并通过实验验证了其具有良好的控制精度.
关键词：电机驱动；STM32；Rt-Thread
中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）05-0095-02
Abstract： Based on STM32F7 with a Cortex-M7 kernel, a motor drive system is designed, which has the functions of serial communication, Ethernet communication, permanent magnet synchronous motor drive and so on. In software design, multi-thread processing is realized by transplanting Rt-Thread real-time operating system, and interrupt resources are allocated reasonably to ensure that the motor drive algorithm can be run in time. The id等于0 motor control algorithm is realized, and its good control accuracy is verified by experiments.
Keywords： motor drive； STM32； Rt-Thread
引言
传统上,承载着关键电机控制算法的核心处理器主要为DSP.DSP芯片内部集成了模数转换、电机控制PWM接口等,因此使得电机控制系统硬件设计灵活、简易、集成度高,而且DSP尤其擅长高速运算,所以它们在电机控制系统中得到了广泛应用.
尽管DSP在电机控制市场表现出巨大的优势,但值得注意的是,ARM的最新一代内核Cortex-M7以其突出的性价比,越来越广泛地进入电机控制领域.STM32F7工作频率高达200MHz,采用6级超标量流水线和浮点单元,测试分数高达1000CoreMarks.本文采用基于Cortex-M7内核的STM32F7,设计了电机驱动系统.
1 系统结构
电机驱动系统由控制电路、传感器采样电路、DC/DC电压转换电路、逆变电路组成[1].如图1所示,380V三相电通过AC/DC电压转换电路,转换成直流电源,为逆变电路供电,逆变电路在控制电路输出的PWM信号控制下驱动电机转动,同时传感器采样电路采集电压、电流、速度信息,并反馈到控制电路,从而实现电机驱动系统的闭环控制.电机驱动系统在驱动电机转动的同时,将系统状态通过以太网传输到计算机；同时Uart接口传输控制台信息,控制系统运行.
2 系统硬件设计
系统功率电路采用三相桥式整流电路,将三相交流电转换为直流电,直流电通过三相全桥逆变电路驱动电机转动.传感器采样电路采用霍尔电流传感器精确采样三相电流信号；通过运算放大器构建差分采样电路获取电压信号；通过旋转变压器以及旋转变压器解码芯片AD2S1205获取转子位置和速度信息；控制电路采用STM32F746NG为核心控制单元,并且扩展以太网芯片RTL8208.
3 系统软件设计
本系统的软件基于RT-Thread实时操作系统.RT-Thread 是一款由中国开源社区主导开发的开源嵌入式实时操作系统,它包含实时嵌入式系统相关的各个组件：实时操作系统内核,TCP/IP协议栈、文件系统、libc接口、图形引擎等[2].
软件划分为电机控制线程、以太网接收线程,以太网发送线程、Http服务线程、tshell线程、phy监控线程,其软件结构见图2.各个线程具体工作及其优先级描述如下：
系统调度：RT-Thread的实时调度内核,实现各个线程的调度.
电机控制线程：解析接收到的控制命令,切换电机的工作状态；根据电机运行状态切换电机工作状态；其优先级为9.
以太网接收线程：检测以太网连接状态,并将以太网接收到的数据传给上层协议；其优先级为10.
以太网发送线程：接收上层协议传来的数据,并发送；其优先级为10.
Http服务线程：将采集到的电流、电压、电机转速等信息传给上位机,并且接收上位机对电机的控制命令,其优先级为11.
Phy监控线程：监控网络连接状态,包括网络速度、工作模式等,根据网络的实际连接状态,调整phy的配置,大约每两秒运行一次,其优先级为29.
tshell线程：输出系统调试信息,以及接收调试命令等；其優先级为11.
此外,还有一个系统提供的空闲线程,它主要用于删除线程,清理线程,统计系统运行状态等,其优先级为31.
4 电机控制算法
id等于0控制也称作恒转矩角控制.在这种控制策略下,转矩角一直维持在90°.该控制策略实现最为简单,不管是凸极式还是隐极式永磁同步电动机,输出的电磁转矩和q轴电流成正比,电枢反应为零,其模型和直流电机模型类似,低速控制性能可以和直流电机相媲美[3].
id等于0控制程序运行于ADC检测中断中,程序运行周期为80us,电流环执行周期为80us,速度环执行周期为800us,程序运行时间为16us,可见STM32F7完全满足算法运行的需要,并且有足够的能力运行电机控制以外的串口通讯,以太网通讯等功能.
5 实验分析
本是系统的实验平台包含了以下几个部分：
两台带有2500线编码器的PM 电机,组成对拖电机系统,电机参数见表1.
驱动系统电路板,包括：电机驱动板、信号处理板、STM32F746核心板.
运行于计算机的电机参数监控软件,通过以太网接口将计算机和电机驱动系统连接后,即可通过该软件检测、控制电机运行.
JN-338转矩转速测量仪,通过测量的数据,分析系统的控制精度.
实验过程中,通过电机参数监控软件,向电机驱动系统发送给定转速,同时JN-338转矩转速测量仪测量得到实际转速,将两者的误差分析后,得到实验结果,见图3.可见电机驱动系统的转速误差小于0.018%.
6 结束语
本文采用STM32F7设计了一个电机驱动系统,该系统采用id等于0电机控制算法,通过实验证明其具有良好的控制精度.此外,该电机驱动系统移植了Rt-Thread实时操作系统,具有以太网通讯功能、串口通讯功能.
参考文献：
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[6]王丽平,陈光伟.基于S7-200PLC的伺服电机位置控制系统[J].科技创新和应用,2016（07）：65.
STM32F7论文参考资料：
结论：基于STM32F7电机驱动系统设计为关于对写作STM32F7论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文stm32f7能跑linux吗论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
