基于dsp交流伺服电机控制系统研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第156期)机械工程与自动化No．52009年1O月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIoNOct．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TI公司推出的DSP控制器TMS320F2812来实现交流伺服系统，它具有强大的高速运算能

2、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：DSP；电机；伺服控制中图分类号：TP273文献标识码：A0引言冲个数、位置、频率及频率变化率、加速度均受主机数字控制系统是自动控制理论和计算机技术相结控制。微处理器及其外围电路主要负责控制策略和算合的产物，一般是指微处理机参与控制的开环或闭环法的实现、产生PWM信号、响应速度反馈等工作。微系统

3、，通常具有精度高、速度快、存储量大和有逻辑处理器根据控制卡的位置命令值减去位置反馈值来算判断功能等特点，因此可以实现高级复杂的控制方法，出电机位置误差值，经过驱动单元的数字滤波器(调节获得快速精密的控制效果¨1]。目前大多数运动控制系算法)产生电机速度控制信号。其中反馈值是根据检测统仍采用单片机来进行设计，虽然成本相对较低，但电路中的电磁隔离式霍尔传感器电路来检测永磁同步运算能力较弱难以完成大运算量算法。针对伺服驱动电机的相电流，之后进行A／D转换并作相应处理，实系统高速度、高精度的要求，出现了许多适应不同

4、工现控制算法。PWM输出通过光耦传输使得传递PWM作状况的高性能的控制算法。但是这些控制算法都是控制信号时控制电路与功率电路隔离。增量编码器是基于传统的硬件结构，伺服驱动器只能采用某种固定伺服电机的反馈元件，它将电机的旋转角度转换为正的控制算法，系统不能根据工作环境、负载状态的变交的电脉冲信号，微控制器根据该反馈信号就能跟踪化实时地调整控制算法和控制参数，不能充分发挥不电机的旋转位置。电源模块将开关电源提供的+5V同控制算法的性能特点，从而影响了伺服驱动器在不电压变换为+3．3V为系统供电j。同工作环境下性

5、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TI公司最新的数字处理芯片(DSP)TMS32OF2812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j。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TI公司的TMS320F2812为控制核心设计的。图1伺服电机控制系统结构框图TMS320C2812控制器是一种集

6、成了数字信号处理核2伺服电机控制系统的软件设计心与外设的微处理器，也是专门用于电机控制的软件设计分为两大部分：一是电机卡控制软件设DSP。它运行速度快，工作时钟频率达到150MHz，功计，二是控制器的软件设计。对电机控制卡的控制主耗低，性能高，可以满足复杂控制。伺服电机控制系要是在上位机中通过VisualC++进行编程，进而控制统的结构见图1。电机控制卡进行读写操作并向控制卡发出位移、速度、电机控制卡根据上位机的命令产生脉冲序列，脉加速度等命令。收稿日期：2009一Ol一15；修回日期：2009—06—11

7、作者简介：高梅(1969一)，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。学兔兔www.xuetutu.com·150·机械工程与自动化2009年第5期DSP程序由两个模块组成，即主程序模块和中断3结论服务程序模块。主程序模块主要完成中断矢量的声明、本系统采用了先进的全数字电机控制算法，实现内存变量的定义、各个功能模块的初始化等工作；中了电流环、速度环、位置环的闭环伺服控制，具备良断模块主要是处理电机控制卡的命令、检测电路的反好的鲁棒性和自适应能力，可配合多种规格的伺服电馈值、读取

8、QEP的计数和控制算法程序。控制器的机，适应于需要快速响应的精密转速控制与定位控制软件流程见图2。的应用系统，如数控机床、印刷机械、包装机械、造纸机械、塑料机械、纺织机械、工业机器人、自动化生产线等_5]。DSP初始化读取电机卡控制算法参数程序+l参考文献：定时中断发送控制[1]陈伯时．电力拖动自动控制系统EM]．北京：机械工业出服务程宁电机命令重发控制‘电机命令版社，1993．i~aOEPi,l{[2]吴峻，赵