基于DSP控制的感应电机变频调速系统上位机程序使用说明毕业设计(论文)

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1、基于DSP控制的感应电机变频调速系统上位机程序使用说明基于DSP控制的感应电机变频调速系统上位机程序使用说明目 录基于DSP控制的感应电机变频调速系统上位机程序使用说明1概述12安装指南33功能使用说明31 系统状态控制命令332 系统设置命令533 控制方式参数设置634 波形显示935 显示辅助设置1036 数据采集参数设置1237 状态显示144使用实例41 开环SPWM异步调制启动转速与启动电流观测1442 磁场定向（FOC）双闭环控制实验1543 试验结束注意1744 显示后期处理17基于DSP控制的高性能无刷直流电动机实验系统上位机程序使用说明1安装指南192软件功能193功能使用

2、说明3.1 系统状态控制命令203.2系统命令213.3实验数据数值及波形显示233.4数据采集参数设置263.5控制方式参数设置274调速系统275伺服系统286状态显示287其他支持功能298使用实例29外扩DSP使用说明32基于DSP控制的感应电机变频调速系统上位机程序使用说明1概述 MCL-13上位机控制程序，是“基于DSP控制的感应电机变频调速系统(MCL-13)”的上位机控制程序。本软件与MCL-13挂箱配套使用。MCL-13挂箱上备有串口RS232连接插座。用户使用本软件前，应通过此连接插座与上位PC机串口妥善连接。脱离MCL-13挂箱，本软件将无效，装入运行时会引起死机。程序主

3、界面（User Interface）如图1.所示。图1.MCL13上位机程序主界面MSCL-13上位机控制程序可以完成对MCL-13系统的上位机控制,包括面板命令控制、各类控制策略内部参数给定、各类波形捕捉和后期数据图象处理。11 面板控制命令给定：l 串口设置。l 数据后期处理命令给定。l 在下列4种控制策略中，任意选择一种进行实验：开环SPWM 控制，开环空间矢量控制，闭环磁场定向控制，闭环直接转矩控制。l 数据采集类型给定。l 动态速度给定。l 采样量程给定。l 电机启动或停止。l 上、下位机之间的通讯连接，建立或断开。12 各类控制策略内部参数给定:l SPWM模式 同步调制下: 载波

4、比 异步调制下: 开关频率混合调制下: 三段同步调制的频率切换值,每一段的载波比l 空间矢量模式同步调制下: 载波比 异步调制下: 开关频率混合调制下: 三段同步调制的频率切换值,每一段的载波比l 磁场定向模式下:速度环抗饱和PI调节器:P参数 I参数 电流环抗饱和PI调节器: P参数 I参数转子电阻l 直接转矩模式下: 速度环抗饱和PI调节器:P参数 I参数 转矩滞环容差磁通滞环容差定子电阻1.3 各类波形捕捉l SPWM模式下的A相电流波形、B相电流波形和转速波形l 空间矢量模式下的A相电流波形、B相电流波形和转速波形l 磁场定向模式下的A相电流波形、B相电流波形、转速波形、相磁通、 相磁

5、通。l 直接转矩模式下的A相电流波形、B相电流波形、转速波形、相磁通、 相磁通。l 波形捕捉最多可以同时显示两条曲线，可以选择一条或者选择不显示曲线。l 波形捕捉可以选择为循环显示或者只显示单次l 波形捕捉可以选择为X-Y或者Y-t显示，在X-Y模式下可以观察磁通轨迹圆图。1.4 后期数据图象处理l 保存数据文件:数据将被保存在后缀名为dtc文件中。l 打开数据文件:打开以前保存的后缀名为dtc文件。l 上传数据文件:数据文件上传，需配合网络版使用。l 保存位图文件:将显示区域内的图象保存成位图文件,后缀名为bmp。1.5 动态功能设置 l 启动时动态速度给定。l 启动时动态量程改变。l 启动

6、时动态采样波形改变。l 启动时采样暂停/重新刷新。2安装指南本程序的安装文件为SETUP.EXE,如果是软盘安装，将有两张软盘，分别标记为安装盘1和安装盘2#。l 软盘安装： 运行安装盘1#的SETUP.EXE, 双击运行后, 按系统提示插入安装盘2#, 然后按提示完成安装。l 拷贝安装：先将安装盘1#和安装盘2#的文件全部拷贝至同一目录,例如 d:mcl13setup。再运行SETUP.EXE, 按提示完成安装。l 串口使用：使用串口线，连接MCL13挂箱上插座与电脑串口插座。l 串口属性设置：传输速率:19200 BPs,数据位:8位,奇偶校验位:odd,停止位1位。 串口端口根据计算机接

7、线不同设置,范围为COM1COM4l 安装完成后,执行文件为安装目录下的Mcl13run.EXE.3功能使用说明31 系统状态控制命令 发系统状态控制命令并显示系统状态的“系统状态”框，位于主界面右下角，它包括两个部分：图2.a 系统控制图2.b 系统控制图2.c 系统控制图2.d 系统控制 （1）“系统连接/断开连接”按钮，用于与下位机建立通讯。程序启动时，并未与下位机建立连接，按“连接”按钮（图2.a）可以建立与下位机的连接当程序与下位机建立了连接以后，显示变为“断开连接” （图2.b）,同时按钮上的红灯变为绿灯，表示与下位机连接正常。当与下位机通讯完成以后，需要按“断开连接”按钮来结束与

8、下位机的连接，此时绿灯变为红灯（图2.a）。请注意：上、下位机通讯建立后，挂箱上的控制电位器与按钮失效，控制权已转移到上位机控制界面上。反之，断开连接后，控制权回复到挂箱上。（2）“电机启动”和“电机停止”按钮，用于控制电机的启动和停止，当参数设置完毕以后，按“启动”按钮（图2.b）将发送命令给下位机，电机启动，并传送数据用于波形显示（图2.c），此时按钮上方的“”将表示电机正在运行。按“停止”按钮将停止命令发送给下位机，状态恢复为（图2.b）所示。图3系统命令图4.a串口属性对话框图4.b串口属性对话框（3）“暂停刷新/恢复刷新”按钮。用于在电机启动时，暂停或者恢复数据采集（当数据采集设置为

9、循环采集时）。电机运行时，按下“暂停刷新”，数据将停止刷新，用户可以对当前显示数据和图形进行处理，处理完成以后，按“恢复刷新”可以重新刷新数据和图形。3.2系统设置命令发系统设置命令的“系统命令”框，位于主界面的左上角，是一系列的命令按钮，如（图3）所示。它共包含以下7个命令按钮：（1）串口设置：用于设置串口的各项数据。通过点击该按钮进入串口设置对话框，如（图4.a）所示。可以在对话框内，选择计算机与挂箱连接的串口端口号、串口的传输速率、数据位、奇偶位和停止位，如4.b）所示。在设置完成之后，可按“确定”，更改设置，并退出对话框；也可按“取消”，采用默认值，放弃修改，并退出对话框。默认设置为：

10、端口“COM1”,最大速度：“19200”，数据位“8”，奇偶位“odd”, 停止位“1”。一般情况下，在安装程序时，完成串口设置，做实验时，无须重新设置。（2）显示设置：图5.a显示设置对话框图5.b显示设置对话框颜色设置用于设置显示曲线的各类属性。通过点击该按钮进入对话框，如（图5.a）所示：系统可以同时存储四个缓冲区的数据，其中一个是当前曲线，三个为暂存曲线。可以在显示设置对话框内设置四个曲线的颜色、线形、是否在显示区域内显示和设置背景色。在“显示”前面打钩表示显示该曲线，按“颜色”后面的“.”按钮可以进入颜色选择对话框，如（图5.b）所示，可以选择适当的颜色，按“线形”后面的下拉框可以

11、选择该曲线的线形，有“实线”、“划线”和“点线”三种选择。在设置完成之后，如按“确定”则更改设置并退出对话框；如按“取消”则放弃修改并退出对话框。（3）默认设置：点击该按钮将恢复系统的默认设置。（4）保存数据：点击该按钮将显示文件保存对话框，将当前的数据保存到一个后缀名为DTC的文件中。图6 数据文件上传对话框图7.a，控制方式参数设置（5）打开数据：点击该按钮将显示文件打开对话框，打开以前保存的后缀名为dtc文件。（6）上传文件：点击该按钮将数据文件上传，如（图6）所示，需配合网络版使用。（7）保存图片: 点击该按钮将显示文件保存对话框，将当前波形显示区域的波形保存到一个位图文件中，后缀名为

12、bmp。3.3控制方式参数设置 位于主界面左侧中部的“控制方式参数设置”框如(图7.a)所示。点击不同的按钮将对不同的控制策略设置不同的参数。（1）SPWM 点击“SPWM”按钮，将给出SPWM控制方式下参数设置对话框，如（图7.b）所示。从此对话框可见其参数设置可以分为几个部分：图7.b. SPWM控制参数设置对话框u 速度/频率给定：给定范围：频率（050Hz）u 启动曲线低频补偿：给定范围：低频补偿（0.0240.15）u 同步调制选定：可以改变载波比N，给定范围: 648u 异步调制选定：可以改变开关频率F,给定范围:3002400Hzu 混合调制选定：可以改变三段同步调制的频率切换值

13、F1、F2,每一段的载波比N1、N2、N3。F1范围：（520Hz），F2范围（2035Hz）。N1范围（48144），N2范围（4880），N3范围（648）。图8。磁场定向参数设置对话框 按“确定”将更改设置并退出对话框；按“取消”则放弃修改并退出对话框。（2）空间矢量(SVM)点击“空间矢量”按钮，将给出空间矢量控制下参数设置对话框，如（图7）所示。该对话框与SPWM模式下的参数设置对话框一致。参数设置方法也可参见其说明。（3）磁场定向点击“磁场定向”按钮，将给出磁场定向控制下参数设置对话框，如（图8）所示。从此对话框可见其参数设置可以分为以下几个部分：u 速度/频率给定：给定范围：频率

14、（050Hz）u 速度环抗饱和PI调节器： P参数，I参数u 电流环抗饱和PI调节器： P参数，I参数u 转子电阻：变化范围（80%120）按“确定”将更改设置并退出对话框；按“取消”则放弃修改并退出对话框。（4）直接转矩点击“直接转矩”按钮，将给出直接转矩控制下参数设置对话框，如（图9）所示。从此对话框可见其参数设置可以分为以下几个部分：u 速度/频率给定：给定范围：频率（050Hz）u 速度环抗饱和PI调节器：P参数 ，I参数u 转矩滞环容差：调节转矩环滞环宽度（%）u 磁通滞环容差：调节磁通环滞环宽度（%）u 定子电阻：变化范围（80%120）按“确定”将更改设置并退出对话框；按“取消”

15、则放弃修改并退出对话框。图9，直接转矩参数设置对话框3.4波形显示 波形显示区域位于主界面的中上方，如（图10）所示。图10波形显示区域u 红线扫描：当曲线显示以后，用鼠标在显示区域点击，可以出现如（图11）所示的一条红线，当红线在显示区域内移动时，在相应的数值显示区域（详见3.5,图13）将显示波形的在这个点上的数值。单击鼠标右键将取消移动红线。图11，波形数值显示指示线图12，零线调节带u 零线调节：在波形显示区域的左边，有一条如（图12）所示的拖动带，它可以调节显示区域的零线。3.5显示辅助设置显示辅助设置包括两个部分：显示处理部分和数值显示部分。（1）显示处理显示处理部分位于主界面波形

16、显示区域上方，如图13所示。从图可见，其处理命令包括：图13，显示处理图14，数值显示l 保存：将当前从下位机传送来的显示曲线保存到一个缓存中。系统提供三个缓存，分别为:曲线1、曲线2、曲线3。按下“保存”按钮后将出现如（图15.a）所示的曲线保存对话框。选择将存储的缓存，然后给曲线命名，可以将当前的两条曲线同时保存。设置完成后按“确定”结束，按“取消”取消操作。图15.a 曲线保存对话框图15.b 曲线保存示例l 清空：清空当前缓存1、2、3里面的数据。l 当前1：触发按钮，当按钮被按下时，表示要求显示当前曲线1。按钮弹起时，表示不显示该曲线。l 当前2：触发按钮，当按钮被按下时，表示要求显

17、示当前曲线2。按钮弹起时，表示不显示该曲线。l 曲线1：触发按钮，当按钮被按下时，表示要求显示缓存曲线1。当缓存1的名字被改变时，此时按钮的显示名称将同时改变（详见3.5 保存，图15a图15b）。按钮弹起时，表示不显示该曲线。l 曲线2：触发按钮，当按钮被按下时，表示要求显示缓存曲线2。当缓存2的名字被改变时，此时按钮的显示名称将同时改变（详见3.5 保存，图15a图15b）。按钮弹起时，表示不显示该曲线。l （）：放大按钮，当按钮被按下时，表示显示处于放大状态，当鼠标移动到波形显示区域时，鼠标显示图标变为 （），在需要放大的点附近按一次，显示区域将以此点为中心，同轴放大一倍。最多放大8倍。

18、再次点击按钮，按钮弹起表示退出放大状态，也可以通过在波形显示区域单击鼠标右键来退出放大状态。注意：在放大状态时，显示零线调节功能（详见3.4，图12）被禁止。l （）：缩小按钮。当按钮被按下时，表示显示处于缩小状态，当鼠标移动到波形显示区域时，鼠标显示图标变为（），它只对曾经被放大过了的显示波形有效，在显示区域点击一次，显示将缩小一半，直到显示为原来状态为止。再次点击按钮，按钮弹起表示退出缩小状态，也可以通过在波形显示区域单击鼠标右键来退出缩小状态。注意：在缩小状态时，显示零线调节功能（详见3.4，图12）被禁止。l 网格：当按钮被按下时将在波形显示区域显示网格，当按钮弹起时，表示在波形显示区

19、域不显示网格。（2）数值显示部分见图1，数值显示部分位于主界面右下方。当显示区域出现红线扫描（详见3.4 ,图11）时,将扫描到的曲线上该点的值在数值显示部分显示出来，如图14所示。3.6数据采集参数设置 见（图1），位于主界面右上方，用于数据采集参数设置的“采集数据类型”框，如（图16.a）所示。系统支持最多两条曲线同时显示，可以根据点击的不同控制策略，如（图16.b）所示，选择不同的波形显示。此外，还可以选择循环采集或者单次采集，选择X-Y显示或者Y-t显示，并可以通过变换量程来改变时间轴。（1）系统支持的采集类型：最多可以同时显示两条曲线，也可以选择一条,或者选择不显示曲线。系统在不同控

20、制方式下支持不同的数据采集与波形显示：SPWM控制方式下：A相电流波形、B相电流波形、转速波形。空间矢量控制方式下：A相电流波形、B相电流波形、转速波形。磁场定向控制方式下：A相电流波形、B相电流波形、转速波形、相磁通、 相磁通。直接转矩控制方式下：A相电流波形、B相电流波形、转速波形、相磁通、 相磁通。（2）波形显示类型：可以选择为循环显示或者只显示单次，当在“循环”前面打钩时，表示循环采集，反之则只采集一次曲线。单次采集可以用来捕捉启动暂态过程。图16.a数据采集设置图16.b数据采集类型设置注意：系统支持在电机运行时动态改变2路采集波形类别的改变。（3）X-Y或者Y-t显示选择： 波形显

21、示可以选择为X-Y或者Y-t显示，在X-Y模式下可以观察磁通轨迹圆图。当在“X-Y轴”前面打钩，表示采用X-Y坐标。反之则表示采用“Y-t”坐标显示曲线。注意：系统支持在电机运行时动态改变X-Y 与Y-t设定的改变。（4）量程选择： 量程选择框如（图17）所示，其单位为ms/格，这里的“格”指的是显示区域每个大网格的单位。范围为：10ms/div500ms/div，显示区域时间轴范围为：100ms5s。图17量程选择注意：系统支持在电机运行时动态改变采样量程的改变。（5）动态转速给定：动态速度给定如（图18）所示，在电机启动时，允许用户动态设定给定转速，设定完给定后，按“传送”按钮传送发送值。

22、图18 动态速度给定3.7状态显示见图1，位于主界面下方的状态显示栏，用于显示系统当前的各类设置和状态变化。如（图19）所示。 端口状态：显示端口状态，“端口开”或者“端口关”串口设置：显示当前串口的设定值连接状态：显示与下位机的连接是否正常。“连接正常”或者“连接失败”控制方式：显示当前控制方式。动态框：显示用户操作的信息，用户的动作，系统动态参数的汇报，错误报告。图19状态栏4使用实例 41开环SPWM异步调制启动转速与启动电流观测具体操作步骤如下：（1）检查上位机与挂箱之间的串口连接线、挂箱上的连接线、挂箱与电机以及挂箱与验台之间的连接线。所有连接线正常后，接通挂箱上控制电源开关。此时，

23、挂箱上的指示灯亮，指示系统处于默认状态（SPWM控制，同步调制），数字显示频率给定；如按相应的按钮或旋转相应的电位器，可改变系统设置。（2）运行上位机程序Mcl13run.EXE，出现主界面。点击右下角的“连接”，以建立与下位机的通讯。详见3.1.（1），(图2.a)、(图2.b)。如果出现连接正常提示，则说明系统的控制权已转移到上位机，挂箱上的控制按钮和电位器已失效；否则，说明连接失败，返回到（1）。（3）单击界面左边的控制方式设置对话框“SPWM“按钮，进入“SPWM参数设定对话框”。详见3.3.（1）（图7.0）、（图7），设定转速给定为“1500”，设定调制方式为“异步调制”。按“确定

24、”退出对话框。（4）在界面右上角的“采集数据类型”中，在“曲线1”的下拉框中选择“速度曲线”，在“曲线2”的下拉框中选择“A相电流”。详见3.6.（1）,（图16.a）、（图16.b）。在“循环”复选框前取消打钩,详见3.6.（2）；在“X-Y轴”复选框前取消打钩,详见3.6.（3）；在“量程”框中选择“200”档，详见3.6.（4）,（图17）。（5）选中界面中上方的显示辅助设置中的“当前1” ，“当前2”按钮，详见3.5(图13)。（6）设置完成后，给挂箱接上主电路电源（一般情况下，所有连接线正常，接通挂箱上控制电源开关后，就可以给挂箱接上主电路电源。）。（7）按“启动”按钮，详见3.1.

25、b,（图2.b）、（图2.c），电机启动。（8）等待数据传送，波形显示。（9）按“停止“按钮，详见3.1.b,（图2.b）、（图2.c），电机停止。 (10) 试验可以得到如图20 所示的试验结果图形。图20 SPWM模式下 速度、电流启动曲线42磁场定向（FOC）双闭环控制实验实验任务：（1）磁场场定向双闭环控制启动转速、电流曲线观察。（2）稳态电流观察。（3）稳态磁通观察（4）稳态磁通轨迹曲线观察。具体操作步骤如下：（1）检查上位机与挂箱之间的串口连接线、挂箱上的连接线、挂箱与电机以及挂箱与验台之间的连接线。所有连接线正常后，接通挂箱上控制电源开关。此时，挂箱上的指示灯亮，指示系统处于默认

26、状态（SPWM控制，同步调制），数字显示频率给定；如按相应的按钮或旋转相应的电位器，可改变系统设置。（2）运行上位机程序Mcl13run.EXE，出现主界面。点击右下角的“连接”，以建立与下位机的通讯。详见3.1.（1），(图2.a)、(图2.b)。如果出现连接正常提示，则说明系统的控制权已转移到上位机，挂箱上的控制按钮和电位器已失效；否则，说明连接失败，返回到（1）。（3）单击界面左边的控制方式设置对话框“磁场定向”按钮，进入“磁场定向控制界面”。详见3.3.（3）（图8），设定转速给定为“1200”。按“确定”退出对话框。（4）在界面右上角的“采集数据类型”中，在“曲线1”的下拉框中选择“

27、速度曲线”，在“曲线2”的下拉框中选择“A相电流”。详见3.6.（1）,（图16.a）、（图16.b）。在“循环”复选框前取消打钩,详见3.6.（2）；在“X-Y轴”复选框前取消打钩,详见3.6.（3）；在“量程”框中选择“200”档，详见3.6.（4）,（图17）。（5）选中界面中上方的显示辅助设置中的“当前1”，“当前2”按钮，详见3.5(图13)。（6）设置完成后，给挂箱接上主电路电源（一般情况下，所有连接线正常，接通挂箱上控制电源开关后，就可以给挂箱接上主电路电源。）。（7）按“启动”按钮，详见3.1.b,（图2.b）、（图2.c），电机启动。（8）等待数据传送，波形显示。（9）按“停

28、止“按钮，详见3.1.b,（图2.b）、（图2.c），电机停止。(10) 试验可以得到如（图21.a） 所示的试验结果图形,按“保存图形”保存试验结果。(11) 在界面右上角的“采集数据类型”中，在“曲线1”的下拉框中选择“A相电流”，在“曲线2”的下拉框中选择“B相电流”。详见3.6.（1）,（图16.a）、（图16.b）。在“循环”复选框前打钩,详见3.6.（2）；在“X-Y轴”复选框前取消打钩,详见3.6.（3）；在“量程”框中选择“50”档，详见3.6.（4）,（图17）。(12)重复步骤（5）（8），数据将循环刷新，等待电机进入稳态，按“暂停刷新”可以暂停数据刷新，得到如（图21.b

29、）波形。保存完后可以按“停止电机”来停止运行或者“恢复刷新”来继续试验。(13) 在界面右上角的“采集数据类型”中，在“曲线1”的下拉框中选择“”，在“曲线2”的下拉框中选择“”。详见3.6.（1）,（图16.a）、（图16.b）。在“循环”复选框前打钩,详见3.6.（2）；在“X-Y轴”复选框前取消打钩,详见3.6.（3）；在“量程”框中选择“50”档，详见3.6.（4）,（图17）。(14)重复步骤（5）（8），数据将循环刷新，等待电机进入稳态，按“暂停刷新”可以暂停数据刷新，得到如（图21.c）波形。保存完后按 “恢复刷新”来继续试验。(15) 在“X-Y轴”复选框前打钩,详见3.6.（

30、3）；可以观察X-Y轴磁通轨迹曲线。按“暂停刷新”可以暂停数据刷新，得到如（图21.d）波形。保存完后按 “恢复刷新”来继续试验或者按“电机停止”来停止电机。图21.a FOC模式下转速、电流启动曲线图21.b FOC模式下A.B相电流稳态曲线图21.c FOC模式下，稳态磁通曲线图21.d FOC模式下，稳态磁通轨迹圆图43试验结束注意试验结束时，先将主电路电压下降到底，再按“电机启动”将主电路余留电量放出，待电压表显示位0V时，按“电机停止”，再按“断开连接”，然后可以退出上位机程序。最后将下位机控制电路断开。44显示后期处理（1）曲线保存。详见3.5.（1）。保存曲线如下：（2）放大、缩

31、小. 详见3.5.（1）。（3）查看数值。详见3.4、3.5.（2）。（4）保存数据，保存图片。详见3.2.（4）、详见3.2.（7）。（5）打开数据。详见3.2.（5）。（6）上传数据。详见3.2.（6）。基于DSP控制的高性能无刷直流电动机实验系统上位机程序使用说明1安装指南本程序的安装文件为SETUP.EXE,如果是软盘安装，将有两张软盘，分别标记为安装盘1和安装盘2#。l 软盘安装： 运行安装盘1#的SETUP.EXE, 双击运行后, 按系统提示插入安装盘2#, 然后按提示完成安装。l 拷贝安装：先将安装盘1#和安装盘2#的文件全部拷贝至同一目录,例如 d:mcl14setup。再运行

32、SETUP.EXE, 按提示完成安装。l 串口使用：使用串口线，连接MCL14挂箱上插座与电脑串口插座。l 串口属性设置：数据位:8位,奇偶校验位:odd,停止位1位；传输速率初始设置为19200 bps,可设定；串行通讯口端口根据计算机接线不同设置,范围为COM1COM4l 安装完成后,执行文件为安装目录下的Mcl14Run.EXE.2软件功能图1 无刷直流电动机实验平台软件主界面MCL-14（V2）软件，是“基于DSP控制的高性能无刷直流电动机实验系统”的上位机控制程序。本软件与MCL-14挂箱配套使用。MCL-14挂箱上备有串口RS232连接插座。用户使用本软件前，应先使得此连接插座与上

33、位PC机串口妥善连接。脱离MCL-14挂箱，本软件将无效，装入运行时将无法正常执行其各项功能。MSCL-14(V2)软件完成MCL-14无刷直流电动机系统的上位机控制，包括面板命令控制、各类控制方式与参数设定、获取相关实验数据及实验数据波形显示和后期数据处理。在系统连接成功后，无刷直流电动机实验平台软件界面如下：左上角为系统命令块，包括串口设置，显示设置，以及数据后期处理（数据保存，保存图片等）。控制方式参数设置通过选择伺服控制系统还是调速控制系统进入相应参数设置框，方便控制方式的选择和控制参数的设置。居下的三个模块分别对应系统状态显示，数据传输状态进程的显示，系统状态命令发送按钮。右上角为采

34、集数据类型选择和方式选择。正中间为数据曲线显示，可以同时采集两通道数据，在显示界面上可以显示四条数据曲线。系统支持在下位机系统电机运行中，改变采集方式设定。本软件主要具备有两大功能：控制平台功能与虚拟示波器功能。虚拟示波器功能包括： 数据采集：能采集多路信号，同时能采集两路数据信号，采集数据量程选择，采集数据类别选择。 数据曲线显示分析：支持各通道数据显示，支持显示颜色设置，支持各通道数据读数功能、支持曲线缩放功能、隐藏功能，支持曲线移动功能，支持曲线暂时存储功能。 数据保存：支持存储原始数据，支持存储数据曲线。 数据打开：支持打开实验数据文件。控制平台功能： 用户可以操作无刷直流电动机调速与

35、伺服系统，包括对电机进行起动、停止操作。 用户可以修改实验参数，设置BLDCM系统模式，控制方式。 用户可以观察BLDCM系统运行状态信息，数据采集信息等。3功能使用说明3.1 系统状态控制命令 系统状态控制命令，位于主界面右下角，它包括：（1）“系统连接/断开连接”按钮，用于与下位机建立通讯。程序启动时，并未与下位机建立连接，按系统连接按钮可以建立与下位机的连接,当程序与下位机建立了连接以后，显示变为断开连接,同时按钮上的红灯变为绿灯，表示与下位机连接正常。当与下位机通讯完成以后，需要按“断开连接”按钮来结束与下位机的连接，此时绿灯变为红灯。请注意：上、下位机通讯建立后，挂箱上的控制电位器与

36、按钮失效，控制权已转移到上位机控制界面上。反之，断开连接后，控制权回复到挂箱上。（2）“电机启动”和“电机停止”按钮，用于控制电机的启动和停止，当参数设置完毕以后，按电机启动按钮,将发送命令给下位机，电机启动，并传送数据，此时按钮上方的“”将表示电机正在运行。按电机停止按钮将停止命令发送给下位机，状态恢复。（3）“暂停刷新/恢复刷新”按钮。用于在电机启动时，暂停或恢复数据采集（当数据采集设置为循环采集时）。电机运行时，按下“暂停刷新”，数据将停止刷新，用户可以对当前显示数据和图形进行处理，处理完成以后，按“恢复刷新”可重新刷新数据和图形。图2.a 系统控制图2.b 系统控制图2.c 系统控制图

37、2.d 系统控制 3.2系统命令 “系统命令”框，位于主界面的左上角，是一系列的命令按钮，如（图3）所示。它共包含以下7个命令按钮：（1）串口设置用于设置串口通讯的参数。通过点击该按钮进入串口设置对话框，如（图4.a）所示。可以在对话框内，如（图4.b）所示，选择计算机与挂箱连接的串口端口号、串口的传输速率,对于数据位、奇偶位和停止位不允许做修改。在设置完成之后，可按“确定”，更改设置，并退出对话框；也可按“取消”，放弃修改，并退出对话框。默认设置为：端口“COM2”,最大速度：“19200”，数据位“8”，奇偶位“odd”, 停止位“1”。一般情况下，在安装程序时，完成串口设置，做实验时，无

38、须重新设置。图4.b 串口属性对话框图4.a 串口属性对话框（2）显示设置图5.a显示设置对话框用于设置显示曲线的各类属性。通过点击该按钮进入对话框，如（图5.a）所示：系统可以同时存储四个缓冲区的数据，分别为当前曲线1，当前曲线2，保存曲线1与保存曲线2。可以在显示设置对话框内设置四个曲线的颜色、线形、是否在显示区域内显示和设置背景色。在“显示”前面打钩表示显示该曲线，按“颜色”后面的“.”按钮可以进入颜色选择对话框，如（图5.b）所示，可以选择适当的颜色，按“线形”后面的下拉框可以选择该曲线的线形，有“实线”、“划线”和“点线”三种选择。在设置完成之后，如按“确定”则更改设置并退出对话框；

39、如按“取消”则放弃修改并退出对话框。（3）默认设置点击该按钮将恢复系统的默认设置。（4）保存数据点击该按钮将显示文件保存对话框，将当前的数据保存到一个后缀名为dtc的文件中。（5）打开数据图5.b显示设置对话框颜色设置点击该按钮将显示文件打开对话框，打开以前保存的后缀名为dtc文件。（6）保存图片点击该按钮将显示文件保存对话框，将当前曲线显示区域的波形保存到一个位图文件中，后缀名为bmp。（7）系统设置设置无刷直流电动机实验系统是否采用光电码盘获取转速与位移信号，默认是系统无光电码盘或不采用光电码盘获取信号，这时电机运行中的转速与位移信号根据转子位置检测计算得到。当选择采用光电码盘获取信号，则

40、电机运行中转速与位移信号根据光电码盘的检测进行计算得到。 3.3实验数据数值及波形显示软件支持同时显示4条曲线，分别为当前设置的数据采集类型对应的曲线1与曲线2，暂时存储在缓存中的曲线1与曲线2。(1) 波形显示a波形显示区域位于主界面的中上方，如（图6.a）所示。图6.b，波形数值显示指示线图6.a 波形显示区域图6.c，零线调节带b.红线扫描。当曲线显示以后，用鼠标在显示区域点击，可以出现如（图6.b）所示的一条红线，当红线在显示区域内移动时，在相应的数值显示区域（详见下面）显示波形的在这个点上的数值。单击鼠标右键取消红线。c.零线调节。在波形显示区域的左边，有一条如（图6.c）所示的拖动

41、带，它可以调节显示区域的零线，也即图形上下移动功能。(2) 数值显示数值显示部分位于主界面右下方。当显示区域出现红线扫描时,将扫描到的曲线上该点的值在数值显示部分显示出来，如图7所示。其中X，Y代表所在点的位置。图7，数值显示(3) 显示处理显示处理部分位于主界面波形显示区域上方，如图8所示。从图可见，其处理命令包括：图8，显示处理图9.a 曲线保存对话框 保存：将当前从下位机传送来的数据显示曲线保存到一个缓存中。系统提供二个缓存，分别为:曲线1、曲线2。按下“保存”按钮后将出现如（图9.a）所示的曲线保存对话框。选择将存储的缓存，然后给曲线命名，可以将当前的两条曲线同时保存。设置完成后按“确

42、定”结束，按“取消”取消操作。图9.b 曲线保存示例 清空：清空当前缓存1、2里面的数据。 当前1：触发按钮，当按钮被按下时，表示要求显示当前曲线1。按钮弹起时，表示不显示该曲线。 当前2：触发按钮，当按钮被按下时，表示要求显示当前曲线2。按钮弹起时，表示不显示该曲线。 曲线1：触发按钮，当按钮被按下时，表示要求显示缓存曲线1。当缓存1的名字被改变时，此时按钮的显示名称将同时改变（图9.a，图9.b）。按钮弹起时，表示不显示该曲线。 曲线2：触发按钮，当按钮被按下时，表示要求显示缓存曲线2。当缓存2的名字被改变时，此时按钮的显示名称将同时改变（图9.a，图9.b）。按钮弹起时，表示不显示该曲线

43、。 （）：放大按钮，当按钮被按下时，表示显示处于放大状态，当鼠标移动到波形显示区域时，鼠标显示图标变为 （），在需要放大的点附近按一次，显示区域将以此点为中心，同轴放大一倍。最多放大8倍。再次点击按钮，按钮弹起表示退出放大状态，也可以通过在波形显示区域单击鼠标右键来退出放大状态。注意：在放大状态时，显示零线调节功能被禁止。 （）：缩小按钮。当按钮被按下时，表示显示处于缩小状态，当鼠标移动到波形显示区域时，鼠标显示图标变为（），它只对曾经被放大过了的显示波形有效，在显示区域点击一次，显示将缩小一半，直到显示为原来状态为止。再次点击按钮，按钮弹起表示退出缩小状态，也可以通过在波形显示区域单击鼠标右

44、键来退出缩小状态。注意：在缩小状态时，显示零线调节功能被禁止。 网格：当按钮被按下时将在波形显示区域显示网格，当按钮弹起时，表示在波形显示区域不显示网格。3.4数据采集参数设置位于主界面右上方，用于数据采集参数设置的“采集数据类型”框，如（图10.a）所示，系统支持最多两条曲线同时采。图10.b所示表示选择不同的数据采集。此外，还可以选择循环采集或者单次采集并可以通过变换量程来改变时间轴。图10.b图10.a（1）采集类型：在下拉项目条中选择相应的数据类型，本实验系统支持六种类型数据分别是速度信号，给定速度信号，电流信号，给定电流信号，位移信号，给定位移信号。（2）数据采集方式：系统软件支持同

45、时采集两条曲线。也可以选择一条，或者选择不采集曲线。系统软件支持循环采集数据或单次采集。当在“循环采集”前面打钩时，表示循环采集，显示屏数据不断刷新，反之则单次采集，只采集一幅显示屏数据。单次采集经常用来捕捉起动过程数据曲线。（3）量程选择：图11量程选择框如（图11）所示，其单位为ms/div，这里的“div”指的是显示区域每个大网格的单位。范围为：20ms/div1000ms/div。3.5控制方式参数设置 位于主界面左侧中部的“控制方式参数设置”，包括调速系统与伺服系统两部分。点击不同的按钮选中控制模式并进行各模式下控制策略与参数设置。4调速系统 调速系统控制方式与参数设置界面如下图：图

46、12 调速系统控制方式与参数设置主要包括内容：1控制方式1，实验系统转子位置检测方法选择有位置传感器：实验中转子位置检测通过霍尔传感器检测信号得到。无位置传感器：实验中转子位置检测采用端电压法检测。2控制方式2，调速系统速度环采用控制方式选择Open： 开环控制方案。PID： 双闭环调速方案，速度环采用PID控制，在图的中上方可以设定PID控制参数。Fuzzy：双闭环调速方案，速度环采用模糊控制，在图的右上方可以设定模糊控制参数。FuzzyPID：双闭环调速方案，速度环采用模糊PID组合控制，在图的上中方以及右上方设定PID以及模糊控制参数。在双闭环调速系统中，电流环采用PI控制，这里不给出参

47、数设置。3转速给定设置实验各种控制方式时的给定转速设定，最大转速设定为1500r/min。5伺服系统伺服系统控制方式与参数设置界面如下图图13 伺服系统控制方式与参数设置伺服系统采用三闭环控制方案，电流环采用PI控制，转速环采用PID控制，位置环采用PID控制/模糊控制方式，系统采用霍尔元件跟踪检测转子位置。 这里允许对速度环PID参数进行修改设定，允许选择位置环控制方式及其进行参数设定。给定位移信号有阶跃信号，阶跃信号（带制动），斜坡信号，抛物线信号，并可进行相关参数设定。6状态显示位于主界面下方的状态显示栏，用于显示系统当前的各类设置和状态变化。如（图14）所示。 串口状态：显示串行端口状

48、态，“端口开”或者“端口关”串口设置：显示当前串口通讯参数的设定值连接状态：显示与下位机的连接是否正常。“连接正常”或者“连接失败”控制方式：显示当前实验系统方式为“调速系统”或者“伺服系统”。动态框：显示用户操作的信息，用户的动作，系统动态参数的汇报，错误报告等。图14 状态栏7其他支持功能 支持动态设定采集类型，量程。即除了在电机启动前可设置外，在电机运行时也可改变。 支持曲线显示缩放功能。通过调节采集类型选择下面的缩放比例达到，范围为0.13。 各通道显示曲线隐藏功能。如3.3（3）显示处理中所叙述。8使用实例 这里做采用光电码盘的无刷直流电动机伺服系统实验的部分内容，观察起动过程转速与

49、位移数据波形曲线。控制方式选用PID控制，位置给定信号选用斜坡信号与阶跃信号（带制动）。具体操作步骤如下：（1）检查上位机与挂箱之间的串口连接线、挂箱上的连接线、挂箱与电机以及挂箱与实验台之间的连接线。所有连接线正常后，接通挂箱上控制电源开关。此时，挂箱上的指示灯亮，指示系统处于默认状态（有位置传感器，开环，），数字显示转速给定；如按相应的按钮或旋转相应的电位器，可改变系统设置。（2）运行上位机程序MCL14（V2），出现主界面。点击右下角的“系统连接”，建立与下位机的通讯。如果出现连接正常提示，则说明系统的控制权已转移到上位机，挂箱上的控制按钮和电位器已失效；否则，说明连接失败，返回到（1）

50、。（3）单击界面左边的控制方式设置对话框“伺服系统”按钮，进入“伺服系统”控制方式与参数设置见面。详见（图13），例如设定控制方式为PID方式以及相应控制参数，如Kps=2.031，Kis=0.109，选择斜坡信号给定，其他按默认参数，按“确定”退出对话框。在“系统命令”的系统设置中，选择“采用光电码盘获取信号”。（4）在主界面右上角的“采集数据类型”中，在“曲线1”的下拉框中选择“速度”，在“曲线2”的下拉框中选择“位移”，在“循环”复选框前取消打钩,在“量程”框中选择“500”档（5）选中界面中上方的显示辅助设置中的“当前1”，“当前2”按钮。（6）设置完成后，给挂箱接上主电路电源（一般情

51、况下，所有连接线正常，接通挂箱上控制电源开关后，就可以给挂箱接上主电路电源）。（7）按“电机启动”按钮,电机起动。（8）等待数据传送，波形显示。（9）按“电机停止”按钮,电机停止。(10) 试验可以得到实验结果图形,调整缩放比例，按“保存图形”保存试验结果。得实验曲线如图15.a所示。图16.b 阶跃信号 位移与位移给定曲线图16.a 阶跃信号 速度与位移曲线图15.b 斜坡信号 位移与位移给定曲线图15.a 斜坡信号 速度与位移曲线(11) 在界面右上角的“采集数据类型”中，在“曲线1”的下拉框中选择“位移”，在“曲线2”的下拉框中选择“给定位移”。在“量程”框中选择“500”档。(12)重

52、复步骤（5）（9），进行数据波形获取。如图15.b所示。(13)又如设置为伺服系统下P控制，阶跃信号（带制动），Kps=2.0，制动切换点为50r/144，同步骤（4）（12）得到速度与位移，位移与位移给定信号如图16.a，16.b所示。（14）实验结束时，先断开系统连接，放弃上位机对系统的控制权，将主电路电压去除，最后关控制回路电源。- 32 -外扩DSP使用说明一MCL-13A变频调速系统如何和目标板相连目标板有J1、J2、J4、J5、J6五个插座，其中J1和DSP开发装置相连，J1的第6脚为断脚，避免和开发装置连接时方向搞错，J4、J5、J6和应用系统相连。MCL-13A变频调速系统兼顾

53、学生正常实验和研究开发性实验。在系统内部，已有一块DSP目标板（型号为SEED-F240），装有我公司开发完成的应用程序。如果教师需要自己编制程序，则为了防止由于可能发生的错误损坏内部的DSP目标板，影响一般实验的正常进行，需断开内部DSP目标板和应用系统的连接，外扩DSP目标板。MCL-13A面板有三组扁平带，如图1所示，从左至右，分别把DSP板的J5、J4、J6和应用系统相连，其中扁平带的下部和DSP连，扁平带的上部和应用系统连，当把三组扁平带断开后，则内部的DSP和应用系统全部分开，此时，即可外扩外部DSP目标，如图2所示，分别把MCL-13A面板上三个插座和目标板相连，目标板插座和开发

54、装置相连，进行软件的编制和写入。二MCL-13A变频调速系统中DSP和各相关硬件的接口DSP(TMS320F240)作为核心控制器件，完成相关信号的采集和处理，并输出六路PWM信号，驱动IPM模块以实现变频。DSP和外围硬件的接口框图如图3所示。其中故障信号包括：直流母线过压、直流母线过流、IPM模块四路故障输出等。其它输入信号，如与主回路相连，则在信号输入DSP之前，均经过线性隔离，避免高压串入可能造成的损坏，此类信号有：直流母线电压、U相电流、V相电流等。具体线路可参考图4、5、6、7。41图4图5图6图7三三相异步电机的参数可分别进行空载实验、短路实验、负载实验求得电机各参数。由于不同的

55、电机具有一定的离散性，其参数略有差异，当进行磁场定向等实验时，需进行调整。1空载实验264240220190160130100701.21.0911.000.8640.7270.5910.4550.3181.441.191.000.7460.5290.3490.2070.100.370.330.290.250.210.180.140.1361.2949.541.2631.7823.4716.912.458.67-34.1-26.1-19.6-13.2-8.06-3.76-0.541.7227.1923.421.6618.5815.4113.1411.9110.390.1610.1710.196

56、0.2260.2650.3240.4920.662短路实验0.580.500.400.300.1565.65849.640.525.534.4626.3817.4910.482.952.681.430.41-0.23-0.4637.1427.8117.910.252.490.5640.5540.520.490.3763工作特性I（A）0.530.470.400.360.320.295P1（W）114.499.8183.1269.4556.9241.26PII（W）42.1431.0517.246.12-5.01-19.4n（r/min）140014191450146014801495T2（N.m）0.810.670.50.350.20.014cos0.7760.7320.6570.550.4260.195P1（W）156.5413110075.5751.9121.86P2（W）11999.8376.153.631.12.2（%）76.0276.2176.170.9359.910UK=220V（）TK=1.73N.mIK=2.4ATK/TN=2.58倍IK/IIN=4.8倍4M04实验报告：（1）计算基准工作温度时的相电阻：室温tc=10，r相=45r1ref=r1c=45=56.94（2）由空载、短路试验的