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    直流無刷伺服電機運動控制系統設計和運用

    文章出處: 人氣:發表時間:2020-01-12 02:03

      Motionchip是一種機能優良的專用活動左右芯片,擴年夜輕易,行使輕易。本文基于該芯片打算了一款可用于直流有刷/無刷伺服機電的智能伺服驅動器,并將該驅動器應用到加氫反映器超聲檢測成像體系中,上位機經由過程485總線別離左右直流有刷機電和無刷機電,得到了很好的左右功效,知足了該體系的高精度條件。

      正在古代的機電伺服左右裝備中,凡是采取一個或眾個單片靈活作伺服左右的中樞處分器。因為這類伺服左右器外圍電途繁復,籌劃速率慢,從而致使左右功效不睬思。最近幾年來,很眾新的機電左右算法被探索并應用于機電左右體系中,如矢量左右、直接轉矩左右等。跟著這些左右算法的日趨繁復,必需具有高速運算才華的處分器才具實實際時籌劃和左右。為了符合這類需求,外洋很眾公司開墾了左右機電專用的高級單片機和數字旌旗燈號處分器(DSP)?,F正在,常常行使的伺服左右器的左右中樞局部多數由DSP和年夜領域可編程邏輯器件構成,這類計劃能夠遵循分歧需求,乖巧的打算出機能很好的專用伺服左右器,可是凡是研制周期都比力長。

      MotionChip是瑞士Technosoft公司開墾的一種高機能且易于行使的機電活動左右芯片,它是基于TMS320C240的DSP,外圍設備了很眾機電伺服左右專用的可編程設置裝備擺設管腳。TMS320C240是美邦TI公司推出的機電左右專用16位定點數字旌旗燈號處分器,其具有高速的運算才華和專為機電左右打算的外圍接口電途。MotionChip很好的使用了該DSP的所長,并集成眾種機電左右算法于一身,以簡化用戶打算難度為方針,打算成為一種別致的機電專用左右芯片。MotionChip有著集成所有需要的設置裝備擺設功用正在一塊芯片的所長,它是一種為各樣機電類型舉行迅疾和低參加打算掃數字、智能驅動器的理思中樞處分器。具有以下特性:

      ·可用于左右5種機電類型:直流有刷/無刷機電、交換永磁同步機電、交換感覺機電和步進機電,且易于嵌進到用戶的硬件機合中;

      ·能夠選拔自力或主從體式格局就業,并可遵循需求,設備成經由過程匯集接口舉行眾伺服左右器協同就業;

      ·可完成各樣飭令機合:開環、轉矩、速率、名看或外環左右,步進機電的微步進左右,并可完成左右機合的設置裝備擺設,此中包含交換矢量左右;

      ·能夠設置裝備擺設行使各樣活動和掩護傳感器(名看、速率、電流、轉矩、電壓、溫度等);

      ·行使各樣通信接口,能夠完成RS232/RS485通信、CAN總線通信;

      ·基于Windows95/98/2000/ME/NT/XP平臺,壯年夜功用的IPM Motion Studio 高級圖形編程調試軟件:可經由過程RS232迅疾設備,安排各參數與編程活動左右圭外。其功用壯年夜的活動措辭包含:34種活動形式、訊中斷、函數挪用,事務驅動活動左右、中止。是以便于開墾和行使。

      ·能夠經由過程動態鏈接庫TMLlib,使用VC/VB完成PC機左右;也能夠與Labview和PLC無縫連結,經由過程動態鏈接庫,用戶能夠正在上層開墾機電的左右圭外,探索左右政策。

      本文是以MotionChip為左右器中樞,直流無刷機電/有刷機電/永磁同步機電為左右對象舉行伺服驅動器打算。打算目標為:符合12—36V寬畛域直流母線V邏輯電源輸進,最年夜輸出電流3A,峰值電流6A。正在舉行伺服左右器打算之前,遵循MotionChip的特性和伺服機電的性子舉行整體功用打算以下:

      ·采取名看環、速率環、電流環的三環機合;三環都采取PID醫治器;機電參數設備采取籌劃機輔助籌劃和工程整定相貫串的手段;

      ·具有通用伺服左右器接口,并可以使用供給的人機接口舉行自力參數設備,有匯集通信接口舉行自力參數設備,有匯集通信接口輕易外部看守和左右。

      伺服體系的整體體系機合能夠分為:MotionChip最小體系、驅動電途、電流反應檢測、外部左右接口、通信接口等,如圖1所示。伺服驅動器的硬件機合分為2個緊要局部:驅動電途局部:緊要包含逆變橋、前置驅動、電流檢測;

      左右電途局部:包含反應檢測、外部左右接口、通信接口、MotionChip最小體系。

      正在MotionChip的根基體系中,選用美邦Xicor公司的SPI串行EEPROM:X25650來存儲TML活動指令。該EEPROM的存儲收留量為8K×8bit,最年夜時鐘頻率可達5MHz。因為正在MotionChip尋常運轉時指令拜候年華21ns,所認為了使圭外高速有用的運轉,增補了2片32可×8bit的靜態RAM:ASC256-12JC,該SRAM的存取年華為12ns,以是MotionChip對該芯片的存取年華為12ns,以是MotionChip對該芯片的存取數據時不需求插進守候狀況。而且該SRAM具有較低的活動功耗,正在待機狀況時可主動進進特別低功耗的節能狀況。MotionChip芯片自己供給了機電左右專用的接口,包含6途PWM旌旗燈號,正在行使中能夠設置裝備擺設動作三相機電逆變橋的驅動旌旗燈號。當掩護中止PDPINT有用或機電使能旌旗燈號ENABLE無效時,6途PWM旌旗燈號立地進進高阻狀況,使逆變橋所有截至,機電停轉。別的,MotionChip為每一個PWM輸出對供給了可編程死區年華設備(0—102μs),以是不需求外部的死區邏輯電途。碼盤反應旌旗燈號接口有ENCA,ENCB,ENCZ,此中ENCA和ENCB是相位差90°的脈沖旌旗燈號,ENCZ是碼盤清零旌旗燈號。MotionChip能夠對ENCZ和ENCB旌旗燈號舉行四倍頻和辨向,然后送進增量計數器計數爆發機電的名看旌旗燈號,碼盤清零旌旗燈號ENCZ可對計數偏差舉行改良。機電霍爾反應旌旗燈號HALL1,HALL2,HALL3,是為直流無刷機電/永磁同步機電舉行定位磁極打算的。其它要緊引腳如DIR、PULSE直接動作機電脈沖指令的輸進接口。LSP,LSN可用來擴年夜動作活動體系左、右限位事務的捕獲輸進。MotionChip有2個10位的A/D轉換器,每一個都內筑了采樣連結電途,最疾采樣速度可達10kHz。摹擬旌旗燈號的輸進畛域經由過程MotionChip參考電平輸進管腳VREFLO和VREFHI肯定。MotionChip能夠就業正在自力運轉和檢測引腳AUTORUN舉行體式格局選拔的,該引腳接高電平,MotionChip就業正在隸屬體式格局,接低電平就業正在自力運轉體式格局。正在自力體式格局的就業前提下,MotionChip上電后,選檢測到AUTORUN的低電平,進進自力運轉體式格局;然后主動從SPI串行EEPROM中的端踐諾TML圭外。

      機電的PWM驅動電途如圖2所示。本電途中,無刷直流機電采取全橋驅動,如許能夠行使機電就業于四象限(正向驅動、制動及反向驅動、制動)。驅動一個無刷直流機電需求6途PWM旌旗燈號,而MotionChip的每一個事務處理模塊(EV)中3個帶可編程死區左右的比力單位能夠爆發自力的3對共6途PWM旌旗燈號。以是正在電途中,直接選用事務處理模塊B(EVB)中的比力單位來爆發6途所需求的PWM旌旗燈號,其輸出引腳為PWM7~PWM12,此中PWM7~PWM9輸出設為驅動MOSFET功率管橋途的上半橋,PWM10~PWM12輸出驅動下半橋。DSP輸出的這兩種3途PWM旌旗燈號進程IR2102前置放年夜后別離驅動MOSFET功率管橋途的上半橋(Q1,Q3,Q5)和下半橋(Q2,Q4,Q6)舉行機電的驅動。中國鐵建直流無刷伺服電機運動控制系統設計和運用

    此文關鍵字:直流無刷伺服電機
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