基于 TI DSP C2000 教學實驗箱

實驗箱基于TI TMS320F28335浮點DSP C28x控制器，主頻150MHz，實驗箱采用一體板結構，含實驗板和DSP仿真器，可配置電機配件箱，包含步進電機、直流無刷電機（含電機驅動器）和永磁同步電機（含電機驅動器）。

實驗箱適用于測控、自動化、工業控制、電力控制和電機控制等教學領域。

實驗箱板載固定仿真器，金屬材質，免驅動安裝，支持防反插功能，實驗底板上板載波形發生器，采用AD9833芯片，可輸出三種波形：正弦波、方波、三角波，可通過旋鈕控制輸出范圍為0~4.5V。實驗板上支持安裝可拆卸亞克力保護板，保護實驗電路。

實驗箱支持：CAN、RTC、以太網口、音頻輸入輸出接口、AD、DA、RS232、RS485、LCD、蜂鳴器、直流有刷電機、減速電機、4*4 矩陣鍵盤、數碼管、十字交通燈等外設與接口。

實驗箱可配置電機配件箱，包含步進電機、直流無刷電機（含電機驅動器）和永磁同步電機（含電機驅動器）。

步進電機（可選）參數

BLDC無刷電機（可選）參數

PMSM永磁同步電機（可選）參數

丨?

實驗內容豐富，滿足多場景教學需求

創龍教儀提供豐富的教學實驗案例，讓學生更全面地了解 DSP 電力控制、電機控制相關知識與應用，實驗類別如下表：

丨?

保姆式實驗操作教程，減少老師備課時間

創龍教儀提供保姆式實驗操作教程，提供教學實驗手冊、教學實驗視頻，在明確重點知識的前提下，指導學生一步步操作，幫助快速打好專業基礎，同時大大減少老師們的備課時間，減輕老師們的負擔。手冊內容如下表：

向下滑動查看所有內容

這是一條分割線

丨?

案例分享：3-2 減速編碼電機控制實驗

一、實驗目的：

（1）理解PID控制原理。

（2）學習增量式PID算法的原理。

（3）掌握PID閉環控制電機的實現。

二、實驗原理：

模擬PID控制原理

在過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（亦稱PID調節器）是應用最為廣泛的一種自動控制器。PID控制器原理簡單，易于實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單。

模擬PID控制系統的常規原理框圖如下圖所示。系統由模擬PID控制器和被控對象組成，r(t)是給定值，y(t)是系統的實際輸出值，給定值與實際輸出值構成控制偏差e(t)。

e(t)=r(t)-y(t)

控制偏差e(t)是PID控制的輸入，u(t)是PID控制器的輸出和被控對象的輸入。模擬PID控制器的控制規律為

控制器的輸出與輸入誤差信號成比例，當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差。在模擬PID控制器中，比例控制的作用是對偏差瞬間做出反應。偏差產生后控制器立刻起控制作用，使偏差變小。比例系數Kp決定了控制作用的強弱，Kp越大，控制作用越強，過度越快，偏差也就越小。但是Kp越大，也更加容易產生振蕩，破壞系統的穩定性。因此，比例系數Kp必須選擇適當，才能使過渡時間變小，偏差小又穩定。

增量式PID算法

數字式PID控制算法可以分為位置式PID和增量式PID控制算法。在本實驗中使用的增量式PID算法。增量式PID控制算法只需要計算控制量的增量。

可得控制器在第k-1個采樣時刻的輸出值為：

如果采用恒定的采樣周期T，一旦確定了A、B、C，只要使用前后3次測量值的偏差，就可以求出控制增量。

除此之外，還有另一種算法：

PID算法程序解析

打開光盤資料的"Demo\KingBox\Application\DC_GEAR_MOT\main.c"文件，可查看相關代碼。比例常數、積分時間常數、微分時間常數和調控周期如下：

主函數中首先初始化系統控制，配置CPU主頻、寄存器和初始化PIE控制等。調用InitMeasureSpeed函數初始化時鐘、中斷等。InitMeasureSpeed函數如下：

InitMeasureSpeed函數中，cpu_timer0_isr定時器中斷函數中定時采集速度，并用于PID算法。freq.freqhz_pr為采集的電機脈沖數，M0_PWM_ON為高電平時間，M0_PWM_ON_NEW為新的高電平時間，PWM_ON_PID是經過PID算法后的高電平時間。cpu_timer0_isr定時器中斷函數如下：

三、實驗步驟

（1）對實驗設備進行硬件部分連接，連接好仿真器和USB串口線（默認為USB to UART串口輸出）并上電。

（2）右擊計算機圖標，點擊“設備管理器->通用串行總線控制器”或者“設備->端口（COM和LPT）”，查看是否有對應的仿真器的選項出現，如有說明仿真器驅動已經正常安裝，否則請先正確安裝CCS。同時查看串口的端口號。

（3）打開串口軟件并設置串口調試工具，波特率為115200。

（4）按照工程導入步驟導入光盤資料"Demo\KingBox\Application"路徑下的DC_DEAR_MOT工程。

（5）編譯工程生成DC_DEAR_MOT.out的可執行程序。

（6）實驗箱上電，確認仿真文件（.ccxml 文件）配置，并連接CPU。

（7）加載DC_DEAR_MOT.out可執行程序，并運行程序，本實驗的功能是實現PID閉環控制電機。

四、實驗現象

運行程序之后，串口顯示如下圖所示：

同時，數碼管顯示電機的轉速和轉向（0是轉速，F代表順時針轉），如下：

第一次按下按鍵1后，減速直流電機開始順時針（Forward）轉動，占空比（DutyCycle）約為12%，轉速（Speed）約為60R/min，顯示如下圖所示：

按下按鍵3后，電機會停止轉動，同時串口打印電機轉向為逆時針（Backward），電機轉向由順時針改為逆時針，如下：