CAN总线技术在电机控制系统中的应用研究

发布时间：2017-08-13 07:25

  本文关键词：CAN总线技术在电机控制系统中的应用研究

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【摘要】：随着计算机网络技术和芯片技术的发展以及控制芯片性能的较大提高，以现场总线为代表的控制网络技术在工业控制中占据着不可缺少的位置。CAN总线作为近年来非常流行的几种现场总线之一，在众多工业领域中得到了广泛应用。在电机控制方面，控制方法及所用芯片的种类都是多种多样的，数字信号处理器与电机相结合已成为控制领域的主流趋势，这种结合方式实现了电机的数字化控制，已成为控制领域研究的热点之一。 针对工业领域中需要对多台电机控制的情况，本文设计并实现一种基于CAN总线的多电机控制系统。全文从硬件和软件两部分入手，对整个系统进行了分析与设计。首先，通过分析CAN总线的一般结构，给出系统的整体设计框图，设计USB-CAN转换器和CAN节点的硬件电路。其中下位机电机控制芯片选用TMS320F2812型号的数字信号处理器（DSP），研究其增强型CAN模块与外围电路。 软件方面，在CAN总线CAN2.0B协议的基础上，确定适合本系统的报文帧格式和报文滤波机制，并制定CAN总线的应用层协议，给出上位机主要函数的定义以及报文发送和接收流程，通过分析ADC模块的采样过程，设计出适合本系统的ADC模块设置。本文特别给出应用于矢量控制中的旋转角度模块的计算方法。在最后，选用Delphi软件设计上位机人机交互界面，操作面板包含转速设置，电机的采样数据等，其中为避免因多台电机同时起动的起动电流过大问题而设计的电机延时起动功能是设计的一大特点。 为方便验证系统设计的可行性，本文以3台永磁同步电机作为被控对象，，在实验室现有条件下，分别进行单机测试和多机测试。一方面可以对电机转速进行控制，同时可以使电机进行加速减速和正转反转操作，一方面可以采集电机的运行参数。本文设计的多电机延时起动功能简单易行，适用于大型工业控制场所。
【关键词】：CAN总线 电机控制 数字信号处理器 Delphi
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM301.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的背景及意义9
• 1.2 电机控制系统的发展趋势9-10
• 1.3 现场总线概述10-12
• 1.3.1 现场总线的特点10-11
• 1.3.2 几种常见的现场总线11-12
• 1.3.3 CAN 总线的发展和现状12
• 1.4 论文的研究内容及结构安排12-14
• 第2章 CAN 总线及其通信技术14-18
• 2.1 CAN 总线协议的结构模型14-15
• 2.2 CAN 总线的通信方式15-16
• 2.3 CAN 总线特点16-17
• 2.4 CAN 总线的拓扑结构17
• 2.5 CAN 总线的传输介质17
• 2.6 本章小结17-18
• 第3章 基于 CAN 总线的多电机控制系统的硬件设计18-29
• 3.1 系统总体结构18-19
• 3.2 系统上位机 CAN 转换器的硬件设计19-21
• 3.3 下位机电机控制系统的硬件设计21-28
• 3.3.1 DSP 外围电路设计22-23
• 3.3.2 数据采集电路设计23-26
• 3.3.3 增强型控制器局域网接口 eCAN26-27
• 3.3.4 CAN 总线接口电路设计27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第4章 基于 CAN 总线的多电机控制系统的软件设计29-47
• 4.1 CAN 总线应用层协议设定29-32
• 4.1.1 CAN 协议的设置29-31
• 4.1.2 报文滤波机制31-32
• 4.2 数据采集的实现32-37
• 4.2.1 ADC 模块工作原理32-33
• 4.2.2 ADC 的时钟控制33-34
• 4.2.3 ADC 模块采样34-37
• 4.3 CAN 软件设计37-40
• 4.3.1 CAN 通信模块的初始化37-39
• 4.3.2 报文的接收与发送39-40
• 4.4 系统上位机人机交互功能设计40-45
• 4.4.1 报文的函数说明41-42
• 4.4.2 报文的发送与接收42-45
• 4.5 电机控制方式45-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第5章 系统试验测试及分析47-53
• 5.1 单机测试47-48
• 5.2 多机同步测试48-50
• 5.3 多机延时控制测试50-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第6章 结论53-55
• 参考文献55-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：666099