基于DSP的运动控制器研究.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．01．016基于DSP的运动控制器研究夏晓俊(广东省机械技师学院，广东广州510450)摘要：设计一款基于TMS320F28335芯片的运动控制器。它选用模拟电压控制方式控制伺服驱动器驱动电机，能够接收和处理4路由增量式光电编码器反馈回来的信号，和伺服机构组成一个位置闭环系统。关键词：伺服驱动系统；PI控制算法；D／A转换；DSP中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—9492(2013)01—0061—03TheResearchonM

2、otionControllerBasedofDSPXIAXiao-jun国国(GuangdongMachineryTechnicianCollege，Guangzhou510450，China)Abstract：ThispaperdesignsthemotioncontrollerbasedonTMS320F28335chip．Itilsesanalogvohagecontrolmode，andusesanalogvoltagecontrolmethodtocontrolservodrives，whichcanrece

3、iveandhandle4-channelopticalencoderfeedbacksignal，andformaclosed—looppositionsystemwithservomotor．Keywords：servodrivesystem；PIcontrolalgorithm；D／Aconversion；DSP0前言运动控制器在轨迹控制当中具有定位精度高的优点，在数控机床、激光加工、机器人以及柔性制造系统等领域得到了非常广泛的应用。它具备较高的实时性要求，同时满足较多的输入和输出接口需求，还能够完成各种状态的监

4、测和控制。本文选用TI公司TMS320F28335芯片作为本运动控制器的核心处理器，它的优图1运动控制器硬件结构框图势体现在数值处理及计算方面，因此特别适合用于本运动控制器轨迹规划运算及转速；串口负责和上位机进行通讯。伺服控制运算。2系统的硬件设计方案1系统的总体结构设计方案”。。本系统硬件设计原理图如图2所示。晶振复本运动控制器总体框图设计如图1所示，各位电路，给DSP提供工作时钟信号，电源监控芯个主要组成部分具备如下功能：DSP芯片模块负片SP708S负责给DSP芯片提供复位信号，以提高责PI控制算法及直线、曲线插

5、补功能运算；D／A系统的可靠性。光电耦合电路用来隔离运动控制转换模块负责把数字信号转换为模拟信号，传送器与外部的强电信号，对输人信号和输出信号进给伺服驱动电机；编码器反馈处理模块负责测定行抗干扰处理，提高系统的抗干扰性和稳定性。收稿日期：2012—08—25F}1，——，T■习{————6——1—11-_'·—●。_J1L—-—‘—--_-‘--‘-·；_-_-J—-．—-．-．．．．E--_--‘i-‘_‘‘．i-^．自动化图2系统的硬件设计方案运动控制器DSP通过高速光耦电路通讯，经过D／4Pl控制算法设计，A芯片

6、MCP4922输出电压，电压经过放大电路PI调节器可以分为位置式控制和增量式控后，转换为输出范围一l0v～+l0v的模拟电压制。DSP是采用采样取值控制方式，它根据采样传送给伺服驱动系统。时刻的实时值计算控制量，因此可以选用一系列3系统的软件设计方案一71采样时刻点K表示连续的时间t，得出离散的位置软件设计主要由位置控制程序、串行通信程式PI控制算法表达式为：序、插补程序以及D／A转换程序等模块设计组u(O=KpetZ)+Kqe)成。软件设计开发工具采用德州仪器公司提供的J=0CodeComposerStudio3．3

7、软件开发环境，用C语言厂进行程序编写，主程序流程图如图3所示。主程序通过调用具备特定功能的子程序来实初始化系统定时器、外部中断、时控制运动轨迹，利用全局变量和系统工作状态SPI4~IUART通信接口等的跳变进行选择执行或交换变量信息。各模块程序实现的特定功能为：数据预处理程序实现数据数据预处理程序模块采样、直线圆弧插补和三次B样条曲线插补迭代运算之前的插补准备计算工作，完成s曲线的加D／A程序模块位置控制程序模块减速运算。加减速运动控制程序实现对指令进给速度进行S曲线加减速处理，保持加工速度平稳加减速控制程序模块转速位

8、置检测过渡。增量光电编码器反馈坐标轴位置实时采样程序模块信号，并与插补程序产生的位置增量值比较，算插补程序模块出跟随误差。PI控制算法通过对误差进行计算处理，得到的进给速度指令经DAC转换成模拟电压后传送到伺服驱动器，驱动各轴伺服电机运行。图3主程序流程图夏晓俊：基于DSP的运动控制器研究自其中i=0，1，2⋯⋯表示采样序列，M(