基于dsp步进电机闭环控制系统设计

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1、2012年5月机床与液压Mav2012第40卷第10期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．40No．10DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．10．038基于DSP的步进电机闭环控制系统设计孙德，乐贵高，高继良，申浩(1．南京理工大学机械学院，江苏南京210094；2．红星机电科技股份有限公司，安徽合肥230000)摘要：针对步进电机在运行过程中失步的问题，设计了以DSP2407为控制器的步进电机闭环控制系统。此系统采用串口SCI与上位机进行通信，通过光电编码器检测电机的位置并反馈给DSP2407控制器，控制器根据反馈结果做出相应的决

2、策，实时调整PWM信号的频率，均匀分配PWM信号，实现对步进电机位置的精确控制。针对DSP计数寄存器存在过零点的问题，设计了一种简单有效的过零点算法。关键词：步进电机；闭环系统；DSP2407；过零点中图分类号：TP271文献标识码：B文章编号：1001—3881(2012)10—118—4DesignoftheStepperMotorClosed-loopControlSystemBasedonDSPSUNDe，LEGuigao，GAOJiliang，SHENHao(1．SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScien

3、ceandTechnology，NanjingJiangsu210094，China；2．HongxingMechanical&ElectricalTechnologyCo．，Ltd，HefeiAnhui230000，China)Abstract：Inordertopreventsteppermotorfromlosingstepsduringoperation，aclosed—loopcontrolsystemwasdesignedwhichcoreprocessorwasDSP2407．Inthissystem，aSCIserialportwasusedtocommunica

4、tewithhostcomputer，opticalencoderwasusedtodetectreal—timelocationofthemotorandthelocationsignalswerefedbacktotheDSP2407processortochangethePWMsignalfre—quencyvoluntarilyandtodistributethePWMsignalevenly．Aimingattheproblemofzero—crossingofDSPcounter，asimpleandeffec—rivezero—crossingalgorithmwa

5、sdesigned．Keywords：Steppermotor；Closed—loopsystem；DSP2407；Zerocrossing步进电机是一种将脉冲信号转换为角度位移或直拥有更适应于数字处理的软件和硬件处理资源，从而线位移的执行元件，其旋转角度与电机所送的脉冲数使处理速度更快。DSP2407集成了ADC、SCI、SPI、成正比，运行速度与所送的脉冲频率成正比，广泛应EV及数量众多的I／O引脚，相较于单片机在工业控用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域，尤其是制领域中特别是在电机控制中有着更广泛的应用。利强凋速度控制、位置控制的伺服系统。步进电机用在用DSP对步进电机进

6、行闭环控制，系统反馈过程中开环控制中，无法得知系统在起步、匀速、结束阶段的计数寄存器过零点问题是系统实现连续准确控制的是否丢步或超步，特别是当系统受到冲击载荷时，开另一关键问题，很多作者都没有给出明确的过零点解环控制存在十分突出的丢步问题。针对步进电机的丢决方案，限制了步进电机伺服系统的应用范围。针对步问题，文献[1—4]提出采用加减速曲线来减少此问题，作者设计了一种简单有效的过零点算法，此步进电机的失步，但这些轨迹曲线只能凭借经验值选算法可应用在其他电机控制伺服系统中，移植性很取，无法确定最优曲线。闭环控制可以在系统每次运好，具有很高的实用价值。文中给出了步进电机闭环行的时刻对

7、上一时刻的运行误差进行有效的补偿，因系统的主要硬件电路与软件设计过程。此可以有效地减少步进电机的失步。文献[5—7]1系统总体方案设计采用单片机作为步进电机系统的控制器，但是随着科步进电机在闭环工作时，工控上位机通过串口学技术的发展，系统要求的控制精度越来越高，控制SCI发送位置指令，DSP2407控制器产生串口接收中器需要处理的数据越来越大，对实时性要求也越来越断接收位置指令，并采用增量式光电编码器来获得电高，单片机已不再能满足要求。相对于单片机，DSP机的位置反馈值，计算出下