一種交流伺服位置控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制系統(tǒng)為DSP控制器依次通過光耦單元和伺服驅(qū)動器對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，電動機(jī)將數(shù)字信號通過正交編碼脈沖電路反饋給DSP控制器進(jìn)行檢測；DSP控制器通過USB總線與上位機(jī)進(jìn)行通訊。由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明能夠更好地滿足了伺服系統(tǒng)定位精度、跟蹤精度和跟蹤速度的要求，避免了因為模擬回路而產(chǎn)生的漂移等不穩(wěn)定因素的干擾。
【專利說明】一種交流伺服位置控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)電一體化領(lǐng)域，特別涉及一種交流伺服位置控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)電一體化系統(tǒng)中的位置伺服控制系統(tǒng)是以足夠的位置控制精度、位置跟蹤精度和足夠快的跟蹤速度作為其主要控制目標(biāo)的。位置伺服控制系統(tǒng)由于其高速度、高精度的特性，對控制系統(tǒng)的軟件、硬件都提出了更高的要求，但現(xiàn)有的單片機(jī)處理器所構(gòu)成的控制系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足控制要求，給交流伺服位置的控制帶來不便。
[0003]針對上述問題，提供一種新型的控制系統(tǒng)，能夠更好地滿足了伺服系統(tǒng)定位精度、跟蹤精度和跟蹤速度的要求，是現(xiàn)有技術(shù)需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，使其能夠更好地滿足了伺服系統(tǒng)定位精度、跟蹤精度和跟蹤速度的要求。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制系統(tǒng)為DSP控制器依次通過光耦單元和伺服驅(qū)動器對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，電動機(jī)將數(shù)字信號通過正交編碼脈沖電路反饋給DSP控制器進(jìn)行檢測；DSP控制器通過USB總線與上位機(jī)進(jìn)行通訊。
[0006]所述的DSP控制器包括電源轉(zhuǎn)換電路及復(fù)位電路、存儲器擴(kuò)展電路及譯碼電路、模擬量輸出電路、數(shù)字量輸入/輸出電路、USB通訊接口電路。
[0007]所述的DSP控制器采用TMS320F2812作為控制芯片。
[0008]所述的DSP控制器分別連接ROM擴(kuò)展單元和RAM擴(kuò)展單元。
[0009]所述的伺服驅(qū)動器與D/A轉(zhuǎn)換器連接。
[0010]所述的D/A轉(zhuǎn)換器的型號為PCM56U。
[0011]一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明能夠更好地滿足了伺服系統(tǒng)定位精度、跟蹤精度和跟蹤速度的要求，避免了因為模擬回路而產(chǎn)生的漂移等不穩(wěn)定因素的干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0013]圖1為本發(fā)明一種交流伺服位置控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明一種交流伺服位置控制系統(tǒng)控制軟件的流程圖；
[0015]在圖1中，1、DSP控制器；2、光耦單元；3、伺服驅(qū)動器；4、電動機(jī)；5、正交編碼脈沖電路；6、D/A轉(zhuǎn)換器；7、USB總線；8、上位機(jī)；9、ROM擴(kuò)展單元；10、RAM擴(kuò)展單元。
【具體實施方式】[0016]本專利提出了一種應(yīng)用嵌入式數(shù)字信號處理器(Embedded DSP)的交流伺服位置控制系統(tǒng)。Embedded DSP具有極強(qiáng)的數(shù)字計算能力，通過DSP可以運(yùn)用很多新型的控制算法進(jìn)行伺服控制。實現(xiàn)“軟件化”的全數(shù)字伺服驅(qū)動器，有效地提高了伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)品質(zhì)，如頻率特性、移動速度、跟隨精度和定位精度等，同時使得用戶根據(jù)負(fù)載狀況(如慣性、間隙、摩擦力等)調(diào)整參數(shù)更為方便，從而避免了一些模擬回路所產(chǎn)生的漂移等不穩(wěn)定因素。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明為DSP控制器I依次通過光耦單元2和伺服驅(qū)動器3對電動機(jī)4進(jìn)行驅(qū)動，電動機(jī)4將數(shù)字信號通過正交編碼脈沖電路5反饋給DSP控制器I進(jìn)行檢測；DSP控制器I通過USB總線7與上位機(jī)8進(jìn)行通訊。
[0018]DSP控制器I包括電源轉(zhuǎn)換電路及復(fù)位電路、存儲器擴(kuò)展電路及譯碼電路、模擬量輸出電路、數(shù)字量輸入/輸出電路、USB通訊接口電路。DSP控制器I采用TMS320F2812作為控制芯片。DSP控制器I分別連接ROM擴(kuò)展單元9和RAM擴(kuò)展單元10。伺服驅(qū)動器3與D/A轉(zhuǎn)換器連接。D/A轉(zhuǎn)換器的型號為PCM56U。
[0019]本發(fā)明中DSP控制器I采用了 TMS320F2812作為控制芯片設(shè)計了位置伺服控制器。TMS320F2812DSP處理器具有強(qiáng)大的高速運(yùn)算能力，片內(nèi)集成了豐富的電動機(jī)控制外圍部件和電路，簡化了控制電路的硬件設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了伺服系統(tǒng)的體積，降低了成本。TMS320F2812先進(jìn)的內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)及指令執(zhí)行的高速性，極大地提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度，使得位置伺服的復(fù)雜算法得以實現(xiàn)。整個控制系統(tǒng)主要分為5個部分:
I)電源轉(zhuǎn)換電路及復(fù)位電路；2)存儲器擴(kuò)展電路及譯碼電路；3)模擬量輸出電路；4)數(shù)字量輸入/輸出電路；5)USB通訊接口電路。
[0020]由于采用的被控對象是交流伺服電動機(jī)4，所以位置伺服系統(tǒng)必須通過伺服驅(qū)動器3對交流伺服電動機(jī)4進(jìn)行驅(qū)動。伺服驅(qū)動器3的位置反饋檢測元件直接將電動機(jī)角度和位移的模擬信號轉(zhuǎn)換為三路脈沖數(shù)字信號，利用DSP中EV模塊的的正交編碼脈沖電路5對其反饋的數(shù)字信號進(jìn)行檢測，每個EV模塊中的正交編碼電路5的方向檢測邏輯決定了兩個序列中哪一個是先導(dǎo)序列，接著以它產(chǎn)生的方向信號作為通用定時器的計數(shù)方向輸入，然后通過定時器進(jìn)行增計數(shù)或減計數(shù)來進(jìn)行速度方向的確定。
[0021]對于高性能的運(yùn)動控制器應(yīng)該采用高分辨率的D/A轉(zhuǎn)換器6，為保證模擬量控制信號的精度，并考慮模擬量信號線上傳輸所引起的漂移和電壓壓降，運(yùn)動控制器和伺服驅(qū)動器3之間的模擬控制接口信號至少應(yīng)該在12位以上的精度，因此采用了 PCM56U D/A轉(zhuǎn)換器6。它是一個串行輸入的16位單片集成電路，采用雙電源供電，供電范圍從±5V到±12V。PCM56U的數(shù)據(jù)輸入來自于DSP，利用DSP的串行外設(shè)接口模塊(SPl)發(fā)送波特率為2M的串行數(shù)據(jù)至PCM56U D/A轉(zhuǎn)換器6，從而實現(xiàn)對伺服驅(qū)動器的控制。
[0022]在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，大部分采用RS232、RS485實現(xiàn)上位機(jī)與控制器的通訊，但這種通訊方式速度慢、誤碼率高，因此在位置伺服控制系統(tǒng)中采用USB總線7實現(xiàn)上位機(jī)8通訊，用USB2.0芯片ISP1581進(jìn)行USB通訊。ISP1581內(nèi)部含有兩種總線結(jié)構(gòu)配置，即通用處理器工作模式和斷開總線工作模式，由上電時BUS_C0NF輸入管腳的電平進(jìn)行確定，高電平時為通用處理器工作模式，低電平時為斷開總線工作模式。由于斷開總線工作模式采用的是8位本地微處理器總線(多路復(fù)用地址/數(shù)據(jù))，而DSP的地址線和數(shù)據(jù)線是分開的，因此采用通用處理器工作模式，DSP采用16位地址總線的第8位，將ISP1581的數(shù)據(jù)總線和DSP的16位數(shù)據(jù)總線直接相連。
[0023]DSP中的伺服控制可以在TI公司提供的CCS (Code Composer Studio)編譯環(huán)境下采用C語言編寫和調(diào)試，這樣可極大地提高嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)速度。位置伺服控制軟件的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0024]控制軟件總體上由一個初始化程序和一個運(yùn)行程序兩部分組成。主程序主要完成DSP硬件及軟件變量的初始化和中斷使能等功能。運(yùn)行程序包括一個無限循環(huán)的主程序和一個中斷服務(wù)程序，中斷采用EV A模塊中的GPTimerl下溢中斷來啟動中斷程序，在中斷服務(wù)程序中處理與上位機(jī)的通訊，讀取QEP的計數(shù)和執(zhí)行控制算法程序，從而實現(xiàn)對交流伺服電動機(jī)的位置伺服控制。
[0025]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制系統(tǒng)為DSP控制器(I)依次通過光耦單元(2)和伺服驅(qū)動器(3)對電動機(jī)(4)進(jìn)行驅(qū)動，電動機(jī)(4)將數(shù)字信號通過正交編碼脈沖電路(5)反饋給DSP控制器(I)進(jìn)行檢測；DSP控制器(I)通過USB總線(7)與上位機(jī)(8)進(jìn)行通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的DSP控制器(I)包括電源轉(zhuǎn)換電路及復(fù)位電路、存儲器擴(kuò)展電路及譯碼電路、模擬量輸出電路、數(shù)字量輸入/輸出電路、USB通訊接口電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的DSP控制器(I)采用TMS320F2812作為控制芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的DSP控制器⑴分別連接ROM擴(kuò)展單元(9)和RAM擴(kuò)展單元(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的伺服驅(qū)動器⑶與D/A轉(zhuǎn)換器(6)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流伺服位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的D/A轉(zhuǎn)換器(6)的型號為PCM56U。
【文檔編號】H02P23/00GK103997275SQ201410245501
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】江濤, 鄧裕文 申請人:奇瑞汽車股份有限公司