电气类毕业设计外文翻译选择一个嵌入式的智能电机的控制器.doc

本科生毕业设计（论文）外文资料译文设计（论文）题目： 基于单片机的智能台灯的设计 学生姓名： 学号： 系 别： 电气机械工程系 班级： 指导教师： 职称： 讲师 填表日期： 2009 年 11 月 30 日外文资料翻译（译文不少于2000汉字）1所译外文资料：作者：Godbole, Kedar, Skinner-Gray书名（或论文题目）：Selecting an embedded smart motor controller出 版 社（或刊物名称）：Electronic Products出版时间（或刊号）：2003年12月所译页码：46页2译成中文：选择一个嵌入式的智能电机的控制器现在，我们对于应用的需求更加的快，要求产品也更加的便宜，并且有更好的发动机控制系统，我们对性能嵌入式电机控制器的要求也在不断的提高中。对于马达的控制器，我们不但是要求要控制速度和电机的地位，而且还要求控制电机的运作完善，即能规范能源的消耗也能执行其他的功能，还能满足设计要求。先进的基于DSP的微控制器主要采用的是先进的控制算法，以提高系统的性能，并且能降低系统的成本。装配的生产线主要用于定位的伺服电机面对苛刻的要求，由于需要动态的规范和系统的可变性。在这种复杂的情况下电机的控制只能通过以下的方式来实现即时的监测和转子的速度和定位的调整，以产生转矩的有效的手段。对于这些额外的功能，范围从功率的因子校正以太网驱动程序和TCP / IP协议栈。根据应用的要求，从最小的直流有刷马达控制器的高端矢量驱动系统的复杂性的范围。对于最简单的控制系统，所有的可能需要的是微控制器（MCU），提供必要的电机控制的外设部分。 例如，直流有刷在汽车电源镜电机控制器应用的服务很容易通过一个简单的微控制器。 改进的鲁棒控制系统集成 控制的主要手段则是集成了多个驱动器等设置的职能，围绕着微控制器的模块。这种简单的另外一个例子是控制系统的步进微控制器芯片，它管理的是步进电机，并且可能不运作系统的另外一部分的监督。实际的应用 更复杂的是系统，这需要更高的性能，可以使用一个更聪明的可编程的处理器算法，用以提高系统的性能并且降低系统的成本。 例如，一个矢量的控制算法，使感应电动机执行尖锐和精确的运动，在一台洗衣机需要的配置文件，在装配的生产线用于定位的伺服电机面对苛刻的要求，由于需要动态的规范和系统的可变性。 在这种复杂的情况下电机的控制只能通过以下的方式来实现即时的监测和转子的速度和定位的调整，以产生转矩的有效的手段。 标电机的控制技术是有限的，他们提供的是动态的性能。 若要解决这个问题，系统设计人员就要经常改变马达的性能，这能确保控制发动机可以处理所有的扭矩瞬变（下一个小于最优控制器），并且符合规格的动态的控制。 矢量的控制 在背后的矢量控制是策略的核心要素，是保持在90度的定子和转子的通量。 通过保持通量的正交，就有可能控制扭矩更加的有效。 与矢量的控制，往往是可以调整大小电机，为进一步节约成本，因为一个小马达，成本是比较低廉的，购买也比较的方便。 在此之外，适当大小的发动机将会更有效率地运行，节约大量的能源。 数学的处理 由于实时处理器必须要运行在很短的时间算法（通常为50毫秒）里，这样的算法必须要是一个特别的适合数学计算的处理器上运行。现代控制系统的一个重要的要求是，以避免污染的供给线，防止通过实施功率因数的校正谐波。 一个功率因数校正可即时的推行作为数字信号的处理器，运行的主电机矢量的控制算法的辅助功能，从而消除了需要和成本，一个单独的控制器IC， 基于DSP的控制器就非常适合这项工作，可以做的工作也非常的有效和实时。 此外，DSP的数学处理能力，适合控制的计划，消除机械传感器。 使用这种技术能先进的控制机械数量的估计，如转子磁链的角度在软件数学中的算法。 这些算法是计算十分密集的，需要高性能的数字引擎。 这样的另外一个例子是如何处理能为节省成本和简化系统转换提供帮助。 简化的加工 一个典型的电机控制系统要采用功率流的电机控制速度或电机轴的位置。 然而，即使这个动态性能的要求比较温和，处理的能力，能帮助提高系统的集成，降低了电机控制电路的成本。 例如，现代控制系统的一个重要的要求是，以避免污染的供给线，防止通过实施功率因数的校正谐波。 一个功率因数校正可即时的推行作为数字信号的处理器，运行的主电机矢量的控制算法的辅助功能，从而消除了需要和成本，一个单独的控制器IC。 矢量的控制算法的数学十分密集，信号的处理器需要有一定的属性，使其能够有效地运行电机控制算法。 仅仅运行的能力，数十或数百MIPS的本身并不足够。 重要的是要研究的MIPS的质素。 持续乘和累加 执行的能力在持续的基础上计算，是电机控制设计特别感兴趣的。 许多微控制器添加单周期乘法累加（MAC）发动机。 然而，这是非常重要的，要看这些加工增值功能，可以执行持续地计算。 如果没有一个潜在的总线的架构，方便了数据，单周期的MAC引擎，需要四到五年的周期，设立一个单一的繁殖将是无法运行的算法有效地自由流动。 现在需要的是能够运行一个能安装多个单周期的MAC操作。 另外一个属性有效马达控制需要的是系统集成的控制器的提供。 除了强大的处理能力以外，新一代的DSP为基础的高层次的控制器，如德州仪器150 MIPS的代TMS320C28x数字信号控制器，提供了外设的集成度和易用性来比较看好的微控制器。 算法 许多控制算法的开发最初浮点版本，然后移植到定点设备。 这样的比例是历来的障碍之一的执行者。通常，这种方法提供了一个障碍，系统设计师，劝阻实施先进的控制战略。 幸运的是，现代控制器的解决诸如IQMath，简化的算法发展到了一个地步，程序员可以将浮点算法和定点算法，在短短的几分钟内，而不是几个小时，没有这样的工具，这个工具是需要挑战的。（续“外文资料译文”） 学生签名： （可添页） 年 月 日指导教师审阅意见： 指导教师签名： 年 月 日注：以上学生所填内容均需打印，所译外文资料原文应附后装订（含封面、封底、目录、翻译部分页码的复印件）Selecting an embedded smart motor controllerModern applications demand faster, cheaper, and better motor control systems, and the performance demanded from embedded motor controllers is ever increasing. Motor controllers are expected not only to control the speed and position of the motor, but also the operation of the motor to both regulate energy consumption and implement other functions to meet design requirements.Advanced DSP-based MCUs use advanced algorithm control to improve system performance and reduce system cost. These additional functions range from power factor correction to Ethernet drivers and TCP/IP protocol stacks. Depending on the application requirements, the system complexity ranges from the minimal dc brush motor controller to high-end vector drives.For the simplest control systems, all that may be needed is a microcontroller (MCU) that offers the requisite motor control peripherals (see Fig. 1). For example, a dc brush motor controller in an automotive power mirror application is served easily by a simple MCU.Fig. 1. A robust controller improves system integration. The main vehicle controller then integrates functions, such as settings for multiple drivers and so on, around the MCU module. Another example of such simple control systems is a stepper MCU IC that manages a stepper motor, and may operate under the supervision of another part of the system.Real-world applicationsA more sophisticated system, where greater performance is needed, can use a smarter algorithm in a programmable processor to improve system performance and reduce system cost. For example, a vector control algorithm enables an induction motor to perform the sharp and precise motion profiles needed in a washing machine.Positioning servomotors used in assembly lines face demanding requirements due to the dynamic specifications needed and system variability. Control for motors in these conditions can only be achieved through the instantaneous monitoring and adjustment of rotor speed and positioning, and an effective means of generating torque.Scalar motor control techniques are limited in the dynamic performance they offer. To work around this problem, system designers often have to overspecify the motor to ensure that the controlled motor can handle all the torque transients (under the control of a less-than-optimal controller), and meet the dynamic specifications.Vector controlThe central element of the strategy behind vector control is to keep the stator and rotor fluxes at 90°. By keeping the fluxes orthogonal, it becomes possible to control the torque much more effectively.With vector control, it is often possible to resize the motor, which enables for further cost savings, because a smaller motor costs less to buy. In addition, the properly sized motor will run more efficiently, saving substantial amounts of energy.Mathematical processingSince a real-time processor must run an algorithm in a short amount of time (typically 50 ms), such an algorithm must be run on a processor that is particularly well suited to mathematical computation. A DSP-based controller is ideally suited to this task and can do the job very effectively and in real time.In addition, the DSP's mathematical processing capability suits control schemes that eliminate mechanical sensors. Such techniques use sophisticated mathematical algorithms that estimate the mechanical quantities, such as rotor flux angles, in software.These algorithms are computation intensive, and need a high-performance numerical engine. This is another example of how processing capability translates into cost savings and system simplification.Processing simplificationA typical motor control system uses power flow to the motor to control the speed or position of the motor's shaft. However, even when dynamic performance requirements are more modest, processing power helps improve system integration, reducing the cost of the motor control electronics.For example, an important requirement of modern control systems is to avoid polluting the supply line, preventing harmonics by implementing power factor correction. A power factor correction scheme can be implemented as an auxiliary function of the DSP that runs the vector control algorithms for the main motor, thus eliminating the need for, and cost of, a separate controller IC.Vector control algorithms are mathematically intensive, and a signal processor needs to have certain attributes to enable it to effectively run motor control algorithms. The mere capacity to run at several tens or hundreds of MIPS is not in itself adequate. It is important to examine the quality of the MIPS offered.Sustained multiply and accumulateThe ability to execute computations on a sustained basis is of particular interest to motor control designers. Many MCUs add single-cycle multiply-accumulate (MAC) engines.However, it is extremely important to examine whether these added processing features could execute the computations on a sustained basis. Without an underlying bus architecture that facilitates free movement of data, a single-cycle MAC engine that takes four or five cycles to set up a single multiply will not run an algorithm efficiently. What is needed is the capability to run multiple single-cycle MAC operations with a single setup.Another attribute required for effective motor control is the system integration provided by the controller. In addition to a high level of processing power, new generations of DSP-based controllers, such as the Texas Instrument 150-MIPS TMS320C28x digital signal controller, provide a level of peripheral integration and ease of use that compares favorably to MCUs.AlgorithmsMany control algorithms are developed initially in floating point versions, and then ported to fixed-point machines. Such scaling has traditionally been one of the roadblocks to implementers.Often, this methodology presents an impediment to system designers that dissuade them from implementing advanced control strategies. Fortunately, modern controllers address this challenge with tools such as IQMath that simplify development of algorithms to a point where programmers can convert floating-point algorithms to fixed-point algorithms in a matter of minutes, rather than hours and days without such tools.