dsp在闭环伺服系统中的应用

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1、大连交通大学2014届本科生毕业设计外文翻译DSP在闭环伺服系统中的应用本文主要描述了基于伺服电机控制产生的位置闭环伺服驱动器的数字信号处理器（DSP）技术，该技术也可用于先进制造技术的应用，如机器人，数控机床和其他机械定位系统。无论DSP或者智能伺服控制都不是其凭借自己实力创造的新技术。然而，依靠着其分布式控制结构在设计计算机控制生产设备方面具有的巨大潜力，斯温伯尔尼科技大学（霍桑，维多利亚，澳大利亚）设计了一种将两者结合应用的新系统结构。由此产生的技术，已经被澳大利亚softronics公司命名为CIM驱动并且商业化。智能伺服系统设计的关键性

2、因素是一种可以用于规定跨伺服通信和监控的实时局域网络。在研究过程中开发了一个相对简单的组网方案（命名为“软网”）。本文强调了在CIM中心一些新的，商业上可用的作为CAN总线、现场总线与LON总线的替代品,展现出了对于当前发展道路的追求。1.引言麻省理工学院在1948年第一次概念化了数控伺服电机，在现代制造系统和最基础的现代机器人和数控机床之中，它是使用最为大量的组成元件。一个典型的机器人使用5到9个伺服驱动器，而数控机床中甚至使用多达13个电机和驱动器。该伺服驱动系统的设计，提供了加工技术和电力电子技术以精确地使一个交流或直流电动机旋转，以最终决

3、定机器人、数控机床、柔性制造系统（FMS）的整体设计。这是令人惊讶的，因此，我们发现伺服驱动系统的设计通常用在隔离他们的预期应用和围绕设计伺服驱动器的应用（机器人，等）。几年前，随着需要兼容现代制造控制系统，在斯温伯尔尼科技大学（霍桑，维多利亚，澳大利亚）的研究项目开始用来研究和开发的伺服驱动系统。本文的目的在于提供这方面的研究概况，并说明研究开发方法在研究计划中的益处。为了开展在斯温伯尔尼大学的研究工作，首先要理解现代机床控制的基础知识。如图1所示，从文献[1]中提取出来。图1的模型曾经需要很多年制造，因为其前提基于处理器的技术昂贵并需要很谨慎

4、的使用。当然现在不再是这种情况,因此需要审查基本架构,检验模型,使其更贴近未来先进自动化设备的需求。我们尤其注重其重要性，因此，其问题是伺服驱动控制器是否应该拥有或多或少的智能性，以及监督控制器(或主机调度器)是否应该或多或少的控制伺服的活动程度。11大连交通大学2014届本科生毕业设计外文翻译图1机器人和数控机床的传统闭环控制基本上存在两种思想流派可用来取代传统的伺服控制系统。第一种是更为严格的集中讨论的分层控制，在我们所采用的文献[2]中取代传统的数控系统。在这种形式的控制下，我们认为快速提升“单位处理成本”将导致这种情况下，多轴机床伺服控制

5、可以通过一个额外的小硬件组合在单处理器上。如图2中所示，此体系结构在斯温伯尔尼大学的CIM中心开发测试，一个单一的工作站（基于英特尔486）使用大量低成本驱动功率电子产品可以准确地控制多达4个轴（在生产效率上）。图2基于伺服驱动器的集成到系统控制器的多轴控制结构。图2系统具有低成本和提高性能的潜能以及提高控制轴数的处理器性能等优点。但11大连交通大学2014届本科生毕业设计外文翻译这种方法的缺点是，在接下来的五年里可以推断出处理器性能发展的趋势，这样的系统被会限制在小到中等数量的伺服轴中（3-15轴）。这比传统生产的机器多的多，但无法使用这种体系

6、结构到大规模生产线，以及构成许多控制轴。另一种选择，也是本文所研究的，是在斯温伯尔尼大学的另一个研究计划产生的结果，由奥维马斯[3]提供，是一种基于一个两级分布式控制的结构。这种方法与紧耦合层次上介绍的方法截然相反，但有许多优点超过其他系统。两层分布式理念如图3所示。图3两层分布式多轴控制机床。在图3中，每个伺服驱动控制器（简称CIM驱动）是一种由数字信号处理器（DSP）控制的拥有自我智能的设备。每个CIM驱动在装置里提供了通过执行一个比例积分微分（PID）控制策略来关闭电机的位置闭环控制。该系统（机器人，数控或FMS）是由一个主机的调度，调度命

7、令通过实时定位网络协调每个驱动器。与图2所示的递阶控制相比，这种做法不符合小数量轴的成本效益。它做到了，然而，对智能伺服驱动器（CIM驱动）使低功率工作站控制（进度）多轴是因为密集型处理器已经决定让位置控制回路远离工作站分布。多年来，已经有许多人尝试为一系列先进的自动信息功能提出一个或更多的控制架构（分层，分散/分布式，等等）。这些包括jones和mclean文献[4]还有Duffle和Piper文献[5]在制造系统的发展贡献和在Weston工作的等人。文献[6]在拉夫堡大学进行元素分类的机器控制壳。然而，在本文中，我们不在乎谁的推广策略最好，而

8、是像文献[2]描述那样在传统（数控机床，机器人）系统和紧密耦合的机械控制系统上评价具有相对优势劣势的分布式伺服控制系统。2.CIM驱动硬