永磁無刷直流電機（Brushless DC Motor，BLDCM）既具有同步電機的優點，又有直流電機優良的調速性能，在工業領域，尤其是調速和伺服系統中得到了廣泛的應用。高速數字信號處理器（DSP）在伺服系統中的應用，大大簡化了控制系統結構，提高了系統性能，使無刷直流電機的優點更加突出。
　　本文主要研究采用TI公司的TMS320LF2407A DSP作為控制器的無刷直流電機全數字化控制系統。
　　1控制系統硬件框圖設計
　　由直流電動機的運動方程可知：加速度與電動機的轉矩成正比，而轉矩又與電動機的電流成正比，因此，要實現電機的高精度高動態性能控制，就需要同時對電機的速度、電流及位置進行檢測和控制。圖1是無刷直流電機控制系統框圖，在系統中設置了速度調節器和電流調節器，分別調節電機的轉速和電流，兩者之間實行串級連接，把速度調節器的輸出當作電流調節器的輸入，再用電流調節器的輸出去控制PWM裝置。
　　
　　如圖1所示，整個系統控制單元可分為兩大部分：虛線框內的功能由TMS320LF2407A DSP組成的最小系統實現，他包括DSP和片外存儲器，另一部分則為反饋信號采集部分。電流反饋信號由霍爾元件測得，通過F2407的A／D模塊轉化為數字量，轉子位置信號則用于產生正確的轉子換向，光電編碼器檢測電機的轉動方向及轉角并反饋回DSP系統，形成閉環控制。系統位置給定由上位機發出。三相交流輸入經整流、穩壓后為逆變電路提供直流電源，逆變電路的觸發信號由上位機提供，其目的是輸出占空比可調的PWM信號，通過調整PWM信號寬度以控制功率管的開、關時間，從而實現對無刷電機的控制。
　　2控制策略
　　本系統通過三閉環（即位置環、速度環、電流環）結構實現電機的伺服控制。如圖2所示。
　　
　　當電機處于運行狀態時，給定的位置信號Ua與反饋位置信號Ub的偏差經過（位置環）PID調節得到速度的參考值Vg，控制器根據測出的反饋位置信息計算出當前轉速ωs，Vg與ωs在DSP中進行PI計算（速度環）得到電流的給定電壓參考值Uig，電機繞組電流反饋信號經過電流傳感器的檢測從A／D口送入DSP，經轉換得到當前主回路的電流反饋電壓值Uif將Uif與Uig進行PI計算，得到的電流調節器的輸出去調節占空比，進而控制功率開關管的導通與關斷，從而實現對無刷直流電動機位置、轉速、電流或轉矩的控制。
　　在三閉環控制系統中，電流環和速度環均為內環，位置環為外環。電流環的作用是提高系統的快速性，抑制電流環內部干擾，限制最大電流保障系統安全運行，電流環采用PI調節器。速度環的作用是增加系統抗負載擾動的能力，抑制速度波動，速度環采用PI調節器。位置環的作用是保證系統靜態精度和動態跟蹤的性能。位置環采用積分分離的PID控制，即在開始跟蹤被控量時，先取消積分作用，使比例項迅速跟蹤偏差的變化，當被控量接近新的設定值時再將積分作用加入。這樣既可以避免超調又可縮短達到穩態的時間，起到了積分校正的作用。圖3為位置階躍響應曲線和位置階躍式跟蹤結果。