深圳网站优化服务/百度链接
由于txsp的“nozuonodie”，眼下最火最具良心的电视剧QYN已经完结，尽管结尾处编剧留了个大坑，但是好在回到现代的张若筠一句“当然没有”，还是给观众留下了不小的悬念。回顾整个QYN剧情，范闲+五竹+王启年，说是本剧最强三人组，应该没人反对。最强大脑的范闲、专打大宗师的五竹、追踪高手的王启年，对应着一个典型自动控制系统的三个核心单元，信号处理+执行+反馈，TIAN，看个电视剧，也能联想到工作，I fule Me。
数字信号处理算法要求对一组数据快速执行大量数学运算。信号从模拟转换为数字，进行数字处理，然后再次转换为模拟形式。许多DSP应用程序都对延迟有所限制。也就是说，要使系统正常工作，DSP操作必须在一定时间内完成。
DSP的主要应用是音频信号处理，音频压缩，数字图像处理，视频压缩，语音处理，语音识别，数字通信，RADAR，SONAR，地震学和生物医学。具体示例包括数字移动电话中的语音压缩和传输，Hifi和扩声应用中声音的房间匹配均衡，天气预报，经济预测，地震数据处理，工业过程的分析和控制，电影中的计算机生成动画，医学影像等用于CAT扫描和MRI，MP3压缩，图像处理，高保真扬声器分频和均衡以及与电吉他放大器一起使用的音频效果。
下图所示是一个典型的交流感应电动机控制算法示意图，电动机的速度可以通过改变电动机的输入电压来控制。其中就包括软件部分和硬件部分，软件部分主要包括闭环控制PI/PID控制器、三相信号转换以及速度估计等，硬件部分包括门控信号PWM波生成单元和模数转换ADC信号反馈单元。一个电动机控制系统的好坏，取决于软件算法运行的是否高效、PWM门控信号是否精准、ADC反馈信号是否精细，这就对应了开头所说的最强三人组，范闲的最强大脑就是能够根据王启年的精细反馈做出各种决策，而五竹叔则是一个不畏惧剧中任何高手的最佳执行人，对目标完成精准打击。
最强大脑范闲-DSP主控单元
长期以来，DSP已用于步进电机控制和闭环DC伺服电机。MCU和DSP都已用于某些高端三相电动机中，主要用于数字换向应用。但是单相电机市场一直是DSP的挑战。但是现在，DSP在单相交流感应电动机控制中的应用已变得实用。
高性能伺服电机的特点是需要平稳旋转直至失速，完全控制失速时的转矩以及快速的加速和减速。过去，由于其出色的可控制性，变速驱动器主要采用直流电动机。但是，现代高性能电动机驱动系统通常基于三相交流电动机，例如交流感应电动机(ACIM)或永磁同步电动机(PMSM)。这些电机已经取代直流电机，成为要求苛刻的伺服电机应用的首选电机，因为它们具有坚固耐用的结构，低惯性，高输出功率重量比以及在高速旋转下的良好性能。
现在已经建立了矢量控制原理来控制这些交流电机。现在，大多数现代高性能驱动器都实现了数字闭环电流控制。在这样的系统中，可达到的闭环带宽直接与可实时实现计算密集型矢量控制算法和相关矢量旋转的速率有关。由于这种计算负担，许多高性能驱动器现在使用数字信号处理器(DSP)来实现嵌入式电动机和矢量控制方案。DSP的固有计算能力可实现非常快的循环时间，并实现闭环电流控制带宽(2至4 kHz之间)。
这些机器的完整电流控制方案还需要高精度的脉宽调制(PWM)电压生成方案和高分辨率的模数(A/D)转换(ADC)来测量电动机电流。为了将转矩保持平稳地控制到零速，转子位置反馈对于现代矢量控制器至关重要。因此，许多系统都包括转子位置传感器，例如旋转变压器和增量编码器。
精准执行部件五竹-PWM门控
三相交流电机的有效变速控制需要生成具有可变频率的平衡三相可变电压组。变频电源通常是通过使用功率半导体器件(通常为MOSFET或IGBT)作为固态开关从直流电转换而产生的。常用的转换器配置为两级电路，其中首先对固定频率的50或60Hz交流电源进行整流，以提供存储在直流链路电容器中的直流链路电压Vd。然后将该电压提供给逆变器电路，该逆变器电路为电动机生成变频交流电。逆变器电路中的电源开关允许将电动机端子连接到Vd或接地。这种操作模式具有很高的效率，因为理想情况下，开关在打开位置和闭合位置均具有零损耗。
通过快速顺序地打开和闭合六个开关，可以在输出端子上合成具有平均正弦波形的三相交流电压。实际输出电压波形是脉宽调制(PWM)高频波形。在使用固态开关的实际逆变器电路中，大约20kHz的高速开关是可能的，并且可以在非常高的频率下利用所有电压谐波分量生成复杂的PWM波形。远高于所需的基本频率-通常在0至250 Hz的范围内。
电机的感抗随频率增加，因此高次谐波电流非常小，并且近正弦电流在定子绕组中流动。通过使用适当的控制器更改PWM波形，可以调节逆变器的基本电压和输出频率。在控制基本输出电压时，PWM过程不可避免地会修改输出电压波形的谐波含量。适当选择调制策略可以将这些谐波电压及其相关的谐波效应和电动机中的高频损耗降至最低。
在典型的交流电动机控制器设计中，在生成PWM信号的过程中会同时考虑硬件和软件因素，这些信号最终用于打开或关闭三相逆变器中的功率设备。在典型的数字控制环境中，控制器会以PWM开关频率(通常为10至20kHz)生成一个定期定时中断。在中断服务程序中，控制器软件为PWM信号计算新的占空比值，这些PWM信号用于驱动逆变器的三个分支。计算出的占空比取决于电机的测量状态(转矩和速度)以及所需的运行状态。为了逐个周期地调整占空比，以使电动机的实际运行状态遵循期望的轨迹。
一旦处理器已经计算出所需的占空比值，就需要一个专用的硬件PWM发生器来确保在下一个PWM和控制器周期内产生PWM信号。PWM生成单元通常由适当数量的计时器和比较器组成，这些计时器和比较器能够产生非常精确的定时信号。通常，在PWM时序波形的产生中需要10至12位的性能。占空比以逐周期为基础有效地调整施加到电动机的平均电压，以实现所需的控制目标。
精细反馈王启年-ADC转换器
定子电流矢量的两个分量称为d直轴分量和q正交轴分量。直轴电流控制电机磁通量，通常用永磁电机控制为零。然后可以通过调节正交轴分量直接控制电动机转矩。快速，准确的转矩控制对于高性能驱动器至关重要，以确保快速加速和减速，并在所有负载条件下平稳地旋转至零速。
实际的直流和正交电流分量是通过以下方法获得的：首先使用合适的电流感应传感器测量电动机相电流，然后使用片上ADC系统将其转换为数字量。通常仅对两个电机线路电流进行同时采样就足够了：由于三个电流之和为零，因此可以在必要时从同时测量其他两个电流得出第三个电流。
为了控制高性能交流伺服驱动器，需要对测量的两相电流值进行快速、高精度、同时采样的A/D转换。伺服驱动器具有额定的工作范围-可以连续维持的一定功率水平，并且电动机和功率转换器中的温度升高可以接受。伺服驱动器还具有峰值额定值-能够在短时间内处理远远超过额定电流的电流。例如，可以在短时间内施加高达额定电流六倍的电流。这允许瞬时施加大扭矩，以非常快速地加速或减速驱动器，然后恢复到正常操作的连续范围。这也意味着在驱动器的正常操作模式下，仅使用总输入范围的一小部分。
在另外一方面，为了获得这些机器所需的平稳、准确的旋转，明智的做法是补偿小偏差和非线性。在任何电流传感器电子设备中，模拟信号处理经常会遭受增益和失调误差。例如，针对不同绕组的电流测量系统之间可能存在增益不匹配的情况。这些效果结合在一起会在扭矩中产生不希望的振荡。为了满足这两个相互矛盾的分辨率要求，现代伺服驱动器使用12至14位A/D转换器，具体取决于应用所需的成本/性能折衷。
系统的带宽基本上受输入信息然后执行计算所花费的时间限制。A/D转换器如果要花费许多的时间转换信号，系统是无法忍受这样的延迟的。闭环系统中的延迟会降低系统可达到的带宽，而带宽是这些高性能驱动器最重要的性能指标之一。因此，对于这些应用来说，快速的模数转换是必需的。
这些应用中使用的A/D转换器的第三个重要特性是时序。除了高分辨率和快速转换，还需要同时采样。在任何三相电动机中，都必须在同一时间测量电动机三个绕组中的电流，以便即时获得电动机转矩的“快照”。任何时间偏差(测量不同电流之间的时间延迟)都是通过测量方法人为插入的误差因子。这种不理想的情况直接转化为转矩的波动，这是非常不希望的特性。
在成熟的工业自动化市场以及家用电器，办公自动化和汽车市场的新兴市场中，基于DSP的三相交流电动机的现代控制技术在市场上继续蓬勃发展。要对这些机器进行有效且具有成本效益的控制，就需要在硬件和软件之间进行适当的平衡，以便对时间紧迫的任务(如生成PWM信号或与转子位置传感器的实时接口)由专用的硬件单元进行管理。另一方面，使用DSP核的快速计算能力，最好用软件来处理电动机的整体控制算法和新电压指令的计算。与较旧的硬件解决方案相比，用软件实现控制解决方案具有所有优点，即易于升级，可重复性和可维护性。所有电机控制解决方案还需要集成合适的A/D转换系统，以快速，准确地测量来自电机的反馈信息。ADC系统的分辨率，转换速度和输入采样结构必须严格针对特定应用的要求。