基于ARM7的交流伺服电机控制系统研究.pdf

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1、第23卷第5期2010年9月机电产品开崖与剀崭Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．23，No．5Sep．，2010文章编号：1002-6673(2010)05—107—02基于ARM7的交流伺服电机控制系统研究宫达磊，廖启征，魏世民，郭磊(北京邮电大学自动化学院，北京100876)摘要：以ARM7为核心处理器，辅以一定的外围电路，以位置传感器作为反馈，通过PID控制策略，实现对交流伺服电机的位置控制。该控制方法能实现系统的精确定位，具有较高的使用价值。关键词：ARM7；交流伺服电机；位置传感器；PID中图

2、分类号：TH-39文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1002-6673．2010．05．043ACServoMotorControlSystemBasedonARM7GD．JvGD口-￡启i，￡．MDpf—Zheng，WElShi—胁，l，GUOLei(AutomationSchool，BeijingUniversityofPostsandTelecommumcatiom，Beijing100876，China)Abstract：BasedonAKM7processoraSthecore,、ⅣidlcertainperipheralckcmttOposition

3、sensorisusedasthefeedback,throughthePIDcontrolstrategytOrealizethepositionACservomotorcontr01．ThiscontrolmethodCanrealizetheprecisepofifioningsystem,whichhashighValue．Keywords：ARM7；ACservomotor；positionsensor；PID0引言交流伺服电机具有体积小，重量轻，大转矩输出，低惯量和良好的控制性能等优点．已广泛应用于自动控制系统和自动检测系统中作为执行元件，将控制电信号转换为转轴的机械

4、转动。由于伺服电机的定位精度相当高．现代位置控制系统已越来越多地采用以交流伺服电机为主要部件的位置控制系统。但是。由于伺服电机在定位过程中，有许多问题都有可能对定位精度产生干扰．齿轮间隙、颤抖、尤其是当负载较大时具有的冲击现象。都对定位精度很大的影响。本文为实现准确定位，采用了位置传感器作为位置检测的闭环控制，位置传感器将检测到的实际位移反馈给控制器。通过PID计算，来实现电机实际与指令的统一。从而达到精确定位的要求。1系统硬件设计伺服电动机在本控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。位置传感器将检测到的工作平台的实际位移反馈给控制器，控制

5、器根据接收到的信号与要求的位移进行比较，来调整电机的频率与脉冲数，使指令位置与实际位置一致，达到精确定位的要求，控制系统结构见图1。2硬件组成竺警fi计坚篮霭磊}—．f面司整个控制系统为一两级的控制系统，上位机系统主要由一台％导图l系统结构图PC机组成．下位机控制系统主要由LPC2210[21系列的ARM7组成，上位机负责给控制系统发送运动指令控制，ARM7指示系统运动到的目标，并完成完成电机驱动、限位开关和位置传感器的信号采集、以及和PC机通信。一RS232耄蒜嚣差蕃嗯串行接口通信。硬件L-丁矗组成如图2所示。广鬯_卜1；蛔系统信号由磁耦耦合器豳璺嚣输出通道传人控制电机，并匪刍

6、由南南且传感器反馈回的信号也通I2I墨Il墨I过磁耦耦合器回到控制器中，审q半字所以具有很强的抑制噪声干’圈2硬件组成扰能力。起隔离作用，可防止强电磁干扰。磁耦隔离电路设计如图3所示。嫠萎：妻j篓芝-07、雾山木t阳。硒阜研雾碡3PIDl984-控制算法作者简介：宫达磊()，男。山东莱阳人，硕士研究生。f’z甲V畀7。A主要研究方向：机器人技术。模糊自整定PID控制器以误差信号e和误差变化信107·测试与控制·号ec作为输入(利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改)，以满足不同时刻的e和ec对PID参数自整定l，●，‘’●●■nn¨UY"■H∞^H珊ⅡDl圈3磁耦隔离电路图的要

7、求。模糊自整定PID控制器结构，如图4所示。卜输入的指令；v一实际输出的数值，PI控制器由ARM7通过编程实现控制控制r与y的控制偏差。模糊自整定PID控制是找出PID的3个参数k、Ki、k与e、eC之间的模糊关系，在运算中通过不断检测e和ec．根据模糊控制原理来对3个参数进行在线修改，以满足不同e和ec对控制参数的要求，从而使被控对象具有良好的动、静态性能。4系统软件设计通过界面发送圈4模糊自整定PID控制器结构图位置指令，控制器检测是否收到数据．根据收到的数据给驱动器发出信号