基于DSP的交流伺服电机控制系统的研究

第5期(总第156期)

2009年10月机械工程与自动化

M ECHA N ICAL  EN GI NEER IN G  & AU T O M A T IO N N o.5O ct.

文章编号:1672-6413(2009)05-0149-02

基于DSP 的交流伺服电机控制系统的研究

高 梅,王忠庆

(中北大学信息工程与通信学院,山西 太原 030051)

摘要:提出了一种基于DSP 的交流伺服电机控制系统,给出了控制系统的硬件和软件设计。选用美国T I 公司推出的D SP 控制器T M S320F2812来实现交流伺服系统,它具有强大的高速运算能力,片内集成了丰富的电机控制外围部件和电路,简化了控制电路的硬件设计,提高了系统的可靠性,并且利用DSP 具有的极强数字计算能力,使很多新型的控制算法可以被用于伺服控制器中,实现了“软件化”的全数字伺服驱动器。关键词:D SP ;电机;伺服控制

中图分类号:T P273   文献标识码:A

基于DSP的交流伺服电机控制系统的研究

收稿日期:2009-01-15;修回日期:2009-06-11

作者简介:高梅(1969-),女,山西繁峙人,讲师,在读硕士研究生,研究方向为检测技术与自动化装置。

0 引言

数字控制系统是自动控制理论和计算机技术相结合的产物,一般是指微处理机参与控制的开环或闭环系统,通常具有精度高、速度快、存储量大和有逻辑判断功能等特点,因此可以实现高级复杂的控制方法,

获得快速精密的控制效果[1]

。目前大多数运动控制系统仍采用单片机来进行设计,虽然成本相对较低,但运算能力较弱难以完成大运算量算法。针对伺服驱动系统高速度、高精度的要求,出现了许多适应不同工作状况的高性能的控制算法。但是这些控制算法都是基于传统的硬件结构,伺服驱动器只能采用某种固定的控制算法,系统不能根据工作环境、负载状态的变化实时地调整控制算法和控制参数,不能充分发挥不同控制算法的性能特点,从而影响了伺服驱动器在不同工作环境下性能的发挥。DSP 具有极强的数字计算能力,利用DSP 可将很多新型的控制算法应用于伺服控制。本文提出了以美国T I 公司最新的数字处理芯片(DSP)T M S320F2812为核心控制芯片的交流伺服电机控制系统,它具有功耗小、性能高、运算速度快、数据和程序存储器容量大、AD 采样和处理精度高等

特点,能满足伺服系统复杂控制算法的要求[2]

。1 伺服电机控制系统的硬件设计

本系统提供的硬件设计能够满足多种控制算法,它是以T I 公司的T MS320F2812为控制核心设计的。TM S 320C 2812控制器是一种集成了数字信号处理核心与外设的微处理器,也是专门用于电机控制的

DSP 。

它运行速度快,工作时钟频率达到150MH z ,功耗低,性能高,可以满足复杂控制。伺服电机控制系统的结构见图1。

电机控制卡根据上位机的命令产生脉冲序列,脉

冲个数、位置、频率及频率变化率、加速度均受主机控制。微处理器及其外围电路主要负责控制策略和算法的实现、产生PWM 信号、响应速度反馈等工作。微处理器根据控制卡的位置命令值减去位置反馈值来算出电机位置误差值,经过驱动单元的数字滤波器(调节算法)产生电机速度控制信号。其中反馈值是根据检测电路中的电磁隔离式霍尔传感器电路来检测永磁同步电机的相电流,之后进行A/D 转换并作相应处理,实现控制算法。PW M 输出通过光耦传输使得传递PWM 控制信号时控制电路与功率电路隔离。增量编码器是伺服电机的反馈元件,它将电机的旋转角度转换为正交的电脉冲信号,微控制器根据该反馈信号就能跟踪电机的旋转位置。电源模块将开关电源提供的+5V

电压变换为+ 3.3V 为系统供电[3]

图1 伺服电机控制系统结构框图

2 伺服电机控制系统的软件设计

软件设计分为两大部分:一是电机卡控制软件设计,二是控制器的软件设计。对电机控制卡的控制主要是在上位机中通过Visual C ++进行编程,进而控制电机控制卡进行读写操作并向控制卡发出位移、速度、加速度等命令。

基于DSP的交流伺服电机控制系统的研究相关文档

最新文档

返回顶部