基于DSP的永磁同步直线电机伺服控制系统的研究_3基于DSP的数字伺服控制系统方

3 基于DSP的数字伺服控制系统方案

3.1 交流电机数字控制系统的特点

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。相对于传统的模拟控制系统而言,数字控制系统有以下优点[9]:

(1)精心设计的微机控制系统能显著地降低控制器硬件成本。根据目前微机的发展趋势来看,此优点变得越来越明显,对于复杂控制系统尤其如此。为用户专门设计的大规模集成电路(VLSI)加软件构成的控制芯片,或为大批量生产设计的专门集成电路(ASIC)均使系统硬件成本大大降低。体积小、重量轻、耗能少是它们附带的共同优点。

(2)改善系统可靠性。VLSI使系统连线减少到最少,其平均无故障时间(MTBF)大大长于分立元器件电路。经验表明,正确设计微机控制系统的可靠性大大优于电机控制系统中的其它元器件。

(3)数字电路不存在温漂问题,不存在参数变化的影响。

(4)可以设计统一的硬件电路,以适合于不同的电机控制系统。软件设计具有很大的灵活性,可以有不同的版本,还可加快产品的更新换代。

(5)可以完成复杂的功能,指令、反馈、校正、运算、判断、监控、报警、数据处理、故障诊断、状态估计、触发控制、PWM脉冲产生、坐标变换等等。

数字控制系统也有其不足之处,主要表现在:

(1)存在采样和量化误差。尽管计算机内部的数字量非常精确,但和外部打交道均通过数/模(D/A)、模/数(A / D)转换器。D/A、A / D转换器的位数和计算机的字长是一定的,增加位数和字长及提高采样频率可以减少这一误差,但不可以无限制地增加。

(2)响应速度往往慢于专用的硬件或模拟系统。计算机处理信号是以串行方式进行的,尽管微处理机的速度提高很快,但要完成很多任务仍需较长的时间。此外,采样时间的延迟可能造成系统的不稳定。

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