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直流无刷伺服电机运动控制系统设计和运用

文章出处: 人气:发表时间:2020-01-12 02:03

  Motionchip是一种机能优良的专用活动左右芯片,扩年夜轻易,行使轻易。本文基于该芯片打算了一款可用于直流有刷/无刷伺服机电的智能伺服驱动器,并将该驱动器应用到加氢反映器超声检测成像体系中,上位机经由过程485总线别离左右直流有刷机电和无刷机电,得到了很好的左右功效,知足了该体系的高精度条件。

  正在古代的机电伺服左右装备中,凡是采取一个或众个单片灵活作伺服左右的中枢处分器。因为这类伺服左右器外围电途繁复,筹划速率慢,从而致使左右功效不睬思。最近几年来,很众新的机电左右算法被探索并应用于机电左右体系中,如矢量左右、直接转矩左右等。跟着这些左右算法的日趋繁复,必需具有高速运算才华的处分器才具实实际时筹划和左右。为了符合这类需求,外洋很众公司开垦了左右机电专用的高级单片机和数字旌旗灯号处分器(DSP)。现正在,常常行使的伺服左右器的左右中枢局部多数由DSP和年夜领域可编程逻辑器件构成,这类计划能够遵循分歧需求,乖巧的打算出机能很好的专用伺服左右器,可是凡是研制周期都比力长。

  MotionChip是瑞士Technosoft公司开垦的一种高机能且易于行使的机电活动左右芯片,它是基于TMS320C240的DSP,外围设备了很众机电伺服左右专用的可编程设置装备摆设管脚。TMS320C240是美邦TI公司推出的机电左右专用16位定点数字旌旗灯号处分器,其具有高速的运算才华和专为机电左右打算的外围接口电途。MotionChip很好的使用了该DSP的所长,并集成众种机电左右算法于一身,以简化用户打算难度为方针,打算成为一种别致的机电专用左右芯片。MotionChip有着集成所有需要的设置装备摆设功用正在一块芯片的所长,它是一种为各样机电类型举行迅疾和低参加打算扫数字、智能驱动器的理思中枢处分器。具有以下特性:

  ·可用于左右5种机电类型:直流有刷/无刷机电、交换永磁同步机电、交换感觉机电和步进机电,且易于嵌进到用户的硬件机合中;

  ·能够选拔自力或主从体式格局就业,并可遵循需求,设备成经由过程汇集接口举行众伺服左右器协同就业;

  ·可完成各样饬令机合:开环、转矩、速率、名看或外环左右,步进机电的微步进左右,并可完成左右机合的设置装备摆设,此中包含交换矢量左右;

  ·能够设置装备摆设行使各样活动和掩护传感器(名看、速率、电流、转矩、电压、温度等);

  ·行使各样通信接口,能够完成RS232/RS485通信、CAN总线通信;

  ·基于Windows95/98/2000/ME/NT/XP平台,壮年夜功用的IPM Motion Studio 高级图形编程调试软件:可经由过程RS232迅疾设备,安排各参数与编程活动左右圭外。其功用壮年夜的活动措辞包含:34种活动形式、讯中断、函数挪用,事务驱动活动左右、中止。是以便于开垦和行使。

  ·能够经由过程动态链接库TMLlib,使用VC/VB完成PC机左右;也能够与Labview和PLC无缝连结,经由过程动态链接库,用户能够正在上层开垦机电的左右圭外,探索左右政策。

  本文是以MotionChip为左右器中枢,直流无刷机电/有刷机电/永磁同步机电为左右对象举行伺服驱动器打算。打算目标为:符合12—36V宽畛域直流母线V逻辑电源输进,最年夜输出电流3A,峰值电流6A。正在举行伺服左右器打算之前,遵循MotionChip的特性和伺服机电的性子举行整体功用打算以下:

  ·采取名看环、速率环、电流环的三环机合;三环都采取PID医治器;机电参数设备采取筹划机辅助筹划和工程整定相贯串的手段;

  ·具有通用伺服左右器接口,并可以使用供给的人机接口举行自力参数设备,有汇集通信接口举行自力参数设备,有汇集通信接口轻易外部看守和左右。

  伺服体系的整体体系机合能够分为:MotionChip最小体系、驱动电途、电流反应检测、外部左右接口、通信接口等,如图1所示。伺服驱动器的硬件机合分为2个紧要局部:驱动电途局部:紧要包含逆变桥、前置驱动、电流检测;

  左右电途局部:包含反应检测、外部左右接口、通信接口、MotionChip最小体系。

  正在MotionChip的根基体系中,选用美邦Xicor公司的SPI串行EEPROM:X25650来存储TML活动指令。该EEPROM的存储收留量为8K×8bit,最年夜时钟频率可达5MHz。因为正在MotionChip寻常运转时指令拜候年华21ns,所认为了使圭外高速有用的运转,增补了2片32可×8bit的静态RAM:ASC256-12JC,该SRAM的存取年华为12ns,以是MotionChip对该芯片的存取年华为12ns,以是MotionChip对该芯片的存取数据时不需求插进守候状况。而且该SRAM具有较低的活动功耗,正在待机状况时可主动进进特别低功耗的节能状况。MotionChip芯片自己供给了机电左右专用的接口,包含6途PWM旌旗灯号,正在行使中能够设置装备摆设动作三相机电逆变桥的驱动旌旗灯号。当掩护中止PDPINT有用或机电使能旌旗灯号ENABLE无效时,6途PWM旌旗灯号立地进进高阻状况,使逆变桥所有截至,机电停转。别的,MotionChip为每一个PWM输出对供给了可编程死区年华设备(0—102μs),以是不需求外部的死区逻辑电途。码盘反应旌旗灯号接口有ENCA,ENCB,ENCZ,此中ENCA和ENCB是相位差90°的脉冲旌旗灯号,ENCZ是码盘清零旌旗灯号。MotionChip能够对ENCZ和ENCB旌旗灯号举行四倍频和辨向,然后送进增量计数器计数爆发机电的名看旌旗灯号,码盘清零旌旗灯号ENCZ可对计数偏差举行改良。机电霍尔反应旌旗灯号HALL1,HALL2,HALL3,是为直流无刷机电/永磁同步机电举行定位磁极打算的。其它要紧引脚如DIR、PULSE直接动作机电脉冲指令的输进接口。LSP,LSN可用来扩年夜动作活动体系左、右限位事务的捕获输进。MotionChip有2个10位的A/D转换器,每一个都内筑了采样连结电途,最疾采样速度可达10kHz。摹拟旌旗灯号的输进畛域经由过程MotionChip参考电平输进管脚VREFLO和VREFHI肯定。MotionChip能够就业正在自力运转和检测引脚AUTORUN举行体式格局选拔的,该引脚接高电平,MotionChip就业正在隶属体式格局,接低电平就业正在自力运转体式格局。正在自力体式格局的就业前提下,MotionChip上电后,选检测到AUTORUN的低电平,进进自力运转体式格局;然后主动从SPI串行EEPROM中的端践诺TML圭外。

  机电的PWM驱动电途如图2所示。本电途中,无刷直流机电采取全桥驱动,如许能够行使机电就业于四象限(正向驱动、制动及反向驱动、制动)。驱动一个无刷直流机电需求6途PWM旌旗灯号,而MotionChip的每一个事务处理模块(EV)中3个带可编程死区左右的比力单位能够爆发自力的3对共6途PWM旌旗灯号。以是正在电途中,直接选用事务处理模块B(EVB)中的比力单位来爆发6途所需求的PWM旌旗灯号,其输出引脚为PWM7~PWM12,此中PWM7~PWM9输出设为驱动MOSFET功率管桥途的上半桥,PWM10~PWM12输出驱动下半桥。DSP输出的这两种3途PWM旌旗灯号进程IR2102前置放年夜后别离驱动MOSFET功率管桥途的上半桥(Q1,Q3,Q5)和下半桥(Q2,Q4,Q6)举行机电的驱动。中国铁建直流无刷伺服电机运动控制系统设计和运用

此文关键字:直流无刷伺服电机
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