高精度机电伺服控制系统.pdf

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1、驱动控制!!!!!""#年第!期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&’()*’+"*,!!""高精度机电伺服控制系统"""张海涛，林!辉""（西北工业大学，陕西西安’+##’"）"""!!摘!要：采用一种新型的多模态,-.控制与模糊控制相结合算法的控制方法实现高精度机电伺服控制系统。"详细介绍了控制系统采用的硬件结构和位置环、电流环和速度环三闭环控制方法。""关键词：无刷直流电动机；伺服控制；多模态,-.；模糊控制；./,"中

2、图分类号：’($$&&文献标识码：)"文章编号：*""+,#"*-（!""#）"!,""$%,"$""")./012345/6/789:45;3/5<43=7,>78;37:8

3、F=771;<=36G5<34346KILL:;183219=9D12<34FM-8E=23<;I9=2，34634266;9176G911E7<8;9IG<8DE17<3<18911E，;I22683911E=8G""7E66G911E，=8G3464=2G5=26732I;3I261K346;1832197:736F5626G67;2

4、引&言"［+，*］!系统的硬件构成和工作原理"直流电机具有良好的调速性能，如无级调速、调"速范围宽、低速性能好、高起动转矩、高效率等，但存!M*系统硬件结构简介""在换向火花。而无刷直流电动机由于采用电子换PO/&"#)"Q+"数字信号处理器是在)"(S系列"向，,NO调速，在进一步提高直流电机性能的同时的基础上开发的高性能定点芯片，其先进的内部和""又克服了直流电机机械换向带来的一系列问题，从外设结构使得该处理器特别适合电机及其他运动控"而成为了高精度机电伺服系统的首选。无刷直流电制应用，能够真正地实现单片控制。该芯片能够运""动机控制器可采用

5、电机控制专用./,，如P-公司的行)"(S开发的代码程序，并且它采用&"位操作，大"B"###系列./,，其集成的大量片内外设，替代了单大提高了处理能力。""片机需要扩展的外围电路，可以大大简化硬件电路，由于在PO/&"#)"Q+"芯片上集成了上述灵活、""提高系统可靠性且易于实现复杂的控制算法，满足可靠的控制和通信模块，因此完全可以采用单芯片"算法大运算量的要求。为满足性能的要求，系统采实现伺服系统的控制和通信功能。图+给出了本系""用PO/&"#)"Q+"处理器构件控制平台。本系统充统的整体硬件结构功能框图。"分利用./,的各种片内资源，以简

6、洁的硬件结构实""现了电机的速度、电流的全数字化控制。"［"］本文重点介绍了多模态,-.控制与模糊控"［(，$］"制相结合的控制技术，根据不同时刻的偏差-和"偏差变化率’对,-.参数进行不断调整。与固定参"高精［&］"度数的,-.控制算法相比，采用这种算法系统输出"机精度高、响应速度快并具有较强的鲁棒性和较好的"电"伺动静态性能，基本满足了高精度伺服系统的需要。图*&采用PO/&"#)"Q+"实现伺服控制系统功能框图"服最终动态性能能达到：!过渡过程时间#(#F7；"!M!具体应用电路功能介绍"控制本系统采用方波电机，运行时每相的反电动势"系"统

7、收稿日期："##$%#&%#’是波顶宽度为+"#T电角度的梯形波。系统的功率""改稿日期："##$%#$%#$电路采用三相全桥逆变电路，如图"所示。霍尔元"基金项目：国家航空基金资助（#()*&#&$）件安装的电动机内部检测转子磁极位置，根据霍尔&&&$%驱动控制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""#年第!期$$!!!"#$%&’()*’+"*,!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"""信号和转子磁极位置，使开关器件两两导通，实现逆"变电路的三相六状态"#$%导通方式。在

8、图#中，三""个位置间隔"#$%分布的霍尔传感器&"、&#、&’经整"形隔离电路后分别与()*’#$+,#-"#的三个捕捉引""脚./0