简称SRM）是一种结构简单、性能价格比高和运行可靠性高的调速电机。开关磁阻驱动系统（SRD）调速范围大且调节操作容易实现，可通过编程控制或在线编程控制来实现转速调节和转向的改变。SRD启动快，转矩调节范围大，容易实现直接传动，直接传动可省去齿轮等连接机构，它不但降低了电机系统的成本和系统能量损失，而且减少了系统转矩、位置误差。无位置传感器技术的应用，使SRD结构更简单、体积更小和运行性能更可靠，容易实现微型化。SRD用作伺服电机，与直流、交流伺服电机相比，在性能、体积和成本等各方面都具有一定的优势，特别是作为对于机器人关节伺服传动系统这样的微电机系统，SRD会有更广阔的应用前景。

　　开关磁阻电机伺服传动系统（SRSD）主要由开关磁阻电机（SRM）、功率变换器、位置检测器、控制器四大部分组成。其系统结构如所示。

　　8结构的三相电机为研究对象，其截面如所示。

　　者，在整个SRSD成本中，功率变换器占有很大的比重，合理选择和设计功率变换器是提高SRSD的性能价格比的关键之一，功率变换器主电路形式的选取对SRM的设计也直接产生影响。综合考虑各种功率变换器的优缺点及使用场合，选择每相有两个主开关的不对称半桥式功率变换器作为主供电电路，保证各相相互独立、控制灵活、系统容错性好。功率变换器主电路如所示。

　　不对称半桥功率变换器主电路位置检测器有两个作用：一是检测电动机定、转子相对位置；二是提供转子实际运行速度的反馈。本设计中采用光电式转子位置传感器检测转子位置，转子位置检测器输出位置信号，送至逻辑控制电路，以准确、实时地控制功率主开关的开、关，从而控制电机相绕组的通断电。

　　开关磁阻电机伺服传动系统的控制器综合处理位置指令、速度反馈信号及电流传感器、位置传感器的反馈信息，控制功率变换器中主开关器件的工作状态，实现对SRM运行状态的控制。在SRSD中，控制器必须具有下述性能：3控制器的硬件和软件设计该开关磁阻伺服控制系统的硬件部分包括控制器（DSP）、位置信号输入电路、电流检测电路、保护电路、键盘、显示和驱动电路等。其总体如所示。

　　控制系统结构示意图控制器：控制器采用以数字信号处理器（DSP）为核心的控制电路。DSP选用德州仪器公司生产的专用于电机数字控制的TMS320F240单片数字信号处理器。F240具有实时算术运算能力、并集成了电机控制外围器件，使设计者只需外加较少的硬件设备，从而可以降低系统硬件成本。

　　它是德州仪器公司为了满足更为复杂的电机数字控制的工业需求而设计的，新设计以较廉价的交流感应电机、直流无刷电机或开关磁阻电机为控制对象，从而更有效地利用DSP的高性能。利用F240，设计者可以构成数字电流环，有效地减小电机转矩波动，这一点对开关磁阻电机伺服系统尤为重要。此外，片内的事件管理器为设计者提供了完整的高性能电机控制方案。

　　DSP小系统还包括32K的16位快速RAM，20MHz时钟电路，看门狗电路，电压监测及复位电路，与上位机进行通信的RS232通信电路。

　　位置信号输入电路：伺服系统中的位置检测关系到跟踪定位的准确性，本系统中使用三路彼此相隔153机械角度的脉冲信号来反馈位置信号。通过F240的捕获单元（CAP13）对三路脉冲信号进行实时检测来实现对转子位置信号的采用TMS320F240DSP控制器实现开关磁阻前的―定潘魏入0键中断服厉实现匕Pub电动机伺服传动系统t大大简化了，结构和外。net能记录两次信号变化的时间间隔，由此可以确定电机转子的位置，并由M/T法计算出电机的实际运行速度，进而准确地控制各相的开通和关断。

　　为了实现电平的匹配和提高系统的抗干扰性能，编码脉冲信号整形后通过光耦隔离输入。

　　电流检测电路：使用磁场平衡式霍尔检狈器（LEM模块）来检测电机的三相电流。LEM的输出一方面输入到F240的三路A/D转换口，转换成数字信号后用以控制电流斩波限；一方面输入到保护电路，实现对功率变换器主开关的过流保护。

　　键盘、显示电路：F240有独立的/空间和总线，本系统用/0口组成4x4的矩阵式键盘，为了滤除键盘输入的抖动，每一键均加阻容滤波电路。为了减少CPU的负担，键盘响应采用中断响应方式。出于低功耗的考虑，显示选用3位半笔划型液晶显示器（LCD），LCD的驱动选用HCT4543，采用静态显示方式。由于HCT4543没有小数点驱动能力，本电路用74HCT273与74HC86驱动小数点和半位。

　　3.2控制系统的软件设计本系统软件采用标准C语言与TMS320C2XX系列汇编语言混合编写，程序采用模块式结构。

　　软件程序由主程序、功能子程序和中断服务程序组成。

　　2.1主程序主要功能是：设置软件看门狗和系统时钟，定义多用口的当前功能，初始化事件管理器（包括定时器、CAP单元、A/D转换器、串行通信接口、PWM通道），初始化SRM参数，设置可用中断，进行当前转速、位置或电流的显示等。

　　用功能子程序设置中断向量。

　　包括键盘中断服务程序，定时器中断服务程序，CAP捕获中断服务程序，A/D转换结束中断服务程序及串行通信接口（SCI）中断服务程序。

　　实现与各按键相对应的功能。中断响应后，采用行列扫描方式确定键值。可把16个键分为数字键、控制键和功能键三类，响应时分别调用各自的子程序。每次启动电机前须先按/输入“键来输入位移量，然后再按‘启动”来启动电机。启动采用两相通电的方法来完成SRM的定位。运行期间可用“停车”键来实现停车。功能键中的（“显示’）键用来切换位置、速度和电流的显示。”一“键控制电机的正反转。

　　定时器1周期中断服务程序。用来产生周期为200Ls的电压PWM信号，并调节占空比以实现稳定的转速，此外对中断次数记数，以便在主程序中每100ms刷新一次LCD的显示内容。

　　定时器2周期中断服务程序（周期为20Ls）。用来启动下次A/D转换，实现三相电流的依次检测。

　　定时器3溢出中断服务程序。用来累加溢出次数，以准确计算SRM的转速。定时器3为CAP单元的时基。

　　定时器3比较中断服务程序。用来进行SRM的开通角和关断角控制，比较寄存器的值由当前转速与开通或关断角的比值来确定。

　　采用定时器3作为CAP单元的时基，对三路脉冲信号的上下跳沿均进行捕获。每次中断后先判断脉冲来自哪一路，是上跳沿还是下跳沿，进而确定SRM的当前位置，同时结合前几次的捕获时刻由M/T法来计算出SRM的当前转速以准确控制SRM各相的开通和关断，实现各相间的换流。

　　在接近终停车位的后一次捕获时调用两相停车子程序，实现电机的准确定位。

　　A/D转换结束中断服务程序记录当前电流值并与电流上下限值相比较，低于下限时相应相电流PWM信号输出为高电平，高于上限时相应相电流PWM信号输出为低电平。此外还要改变A/D转换的通道号以便对其他相的电流信号进行处理。

　　实现与上位机（PC）的异步通信，以便以PC代替键盘进行SRM伺服的控制，还能将当前电机的速度、转子位置和电流曲线在上位机显示器中实时显示出来。

　　所示为主程序和部分主要中断子程序流程图。

　　围电路。所用的电流斩波的控制策略可以使电机以大安全电流启动，并以高速运转。使用的两相通电停车方案简化了系统软件设计，并提高了定位精度，取得了很好的控制效果。