数字化交流伺服系统位置检测环节的研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要数字化己经成为交流伺服系统的发展趋势，高性能、高精度的数字交流伺服系统在国内需求量很大，对其进行研究有重要的现实意义。位置检测环节是决定交流伺服系统性能和精度的关键环节之一，本文对国家863项目“数字化交流伺服系统及一体化关节驱动装置”中所使用的虚拟绝对式光电编码器的信号采集、处理及驱动器通讯等功能环节进行较为深入的研究。与传统的编码器相比，虚拟绝对式光电编码器综合了现有光电编码器的优点，更加适合于位置伺服系统应用。其最外圈码道采用M编码，不仅可以获得绝对位置信息，而且

2、M编码自身具有较强的检错和纠错功能，可以提高位置检测的可靠性。虚拟绝对式光电编码器内圈增加了增量码道，通过外围电路处理对两路增量信号实现细分，可以进一步提高位置检测精度。文中设计并给出了256倍频信号处理电路，实验表明了电路的合理性。虚拟绝对式编码器采用HDLC标准协议来实现与伺服控制单元之间的通信。一次通讯，控制单元可以得到16位的绝对位置信息和16位的圈数。为保证数据传输的准确性，通讯中加入了16位循环冗余校验.本文采用TI公司的电机控制专用数字信号处理器(DSP)芯片丁NIS3201,F2407A

3、作为控制器，利用串行外设接口模块(SPI)工作在主动和从动工作方式实现与编码器的通信。DSP的高速运算能力保证了对编码器相关信息处理的实时性，并且通过软件处理，能够对当前位置进行预估处理以实现判错与纠错。最后设计了数字交流伺服系统位置检测环节，并进行了试验验证。关键词数字交流伺服系统:虚拟绝对式光电编码器;循环冗余校验哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDigitalcontrolhasbecomeamajortrendinthedevelopmentoftheACservosystem.Di

4、gitalACservosystemwithhighperformanceandprecisionisbadlyneededinourcountry.Soithasarealmeaningtostudyonit.PositiondetectionloopisakeyonetodeterminetheperformanceandresolutionoftheAC.servosystem.Thisdissertationdoessomeembeddedinvestigationfocusedonthedat

5、aacquisition,processingandcommunicationtothedriverofthevirtualabsoluteencoderthatisusedtotheprojectofDigitalACServoSystemandIntegrateJointDrivesthatisNationalHighTech.(863plan)forpositiondetection.Comparedwithtraditionalphotoelectricencoders,virtualabsol

6、uteencoderhasalltheadvantagesofthemandismoresuitableforthepositionservosystem.Mcodeisusedintheoutmostloop,bywhichitcannotonlygettheabsolutepositionandimprovetheprecisionoftheservosystembuthaserrorcheckingandcorrectionabilitysothatitimprovespositiondetect

7、ionreliability.Anincrementalcodeisaddedtotheinsideloop.Twoincrementalsignalsfromitcanbesubdividedbyperipheralcircuit.Thustheresolutionisimprovedfurther.Thesignalprocessingcircuitof256multi-frequencyisdesignedandisprovedrationality妙experiments.Processedsi

8、gnalsoftheencodercommunicatewiththedriverbyHDLCstandardprotocol.Foronecommunicationbetweenthem,anabsolutepositionsignalwith16bitsprecisionandturnwith16bitsofthemotoraregiven.Toensurethecorrectionofthedata,theCyclicRedundan