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1 引 言 直流伺服驅(qū)動器憑借其優(yōu)異的驅(qū)動性能，在工業(yè)、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。典型的直流伺服驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。整個系統(tǒng)是由電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)構(gòu)成的多環(huán)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的伺服驅(qū)動器使用運(yùn)放為核心的模擬電路構(gòu)成，其有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)調(diào)整不易和系統(tǒng)性能易受環(huán)境影響等缺點。隨著微處理器技術(shù)、模擬數(shù)字接口技術(shù)和功率半導(dǎo)體技術(shù)的長足發(fā)展，現(xiàn)代的直流伺服驅(qū)動器普遍采用由微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。以微處理器為核心的伺服驅(qū)動器不但可以方便實現(xiàn)以前用模擬電路無法實現(xiàn)的控制算法，并且有著結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)調(diào)整方便、系統(tǒng)性能對環(huán)境參數(shù)不敏感等優(yōu)點。同時，數(shù)字控制系統(tǒng)還可以充分利用成熟的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，實現(xiàn)多機(jī)并行運(yùn)行。 SPMC752313A是μ’nSP™系列產(chǎn)品的一個新成員，是凌陽科技新推出的專用于電機(jī)驅(qū)動的16位微控制器。其擁有性能出色定時器和PWM信號發(fā)生器。可以方便的實現(xiàn)各種電機(jī)伺服驅(qū)動方案。 SPMC75F2313A在4.5V~5.5V工作電壓范圍內(nèi)的工作速度范圍為0~24MHz，擁有2K字SRAM和32K字閃存ROM；最多33個可編程的多功能I/O端口；4個通用16位定時器/計數(shù)器（其中有一個電機(jī)驅(qū)動專用PWM波形發(fā)生器，一個位置偵測接口定時器），且每個定時器均有PWM發(fā)生的事件捕獲功能；2個專用于定時可編程周期定時器；可編程看門狗；低電壓復(fù)位/監(jiān)測功能；8通道10位模-數(shù)轉(zhuǎn)換。在這些硬件外設(shè)的支持下SPMC75F2313A在電機(jī)控制領(lǐng)域有相當(dāng)優(yōu)秀的表現(xiàn)。SPMC75F2313A的特性如下： 3 系統(tǒng)總體方案介紹 本伺服驅(qū)動器主要由凌陽SPMC75F2313A、由IRF540組成的功率全橋和各種接口模塊組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-1所示。驅(qū)動器使用帶電流環(huán)的位置伺服結(jié)構(gòu)，其中位置伺服環(huán)可根據(jù)需要選擇是否接入系統(tǒng)。驅(qū)動器使用20KHz的雙極性PWM，以保證系統(tǒng)良好的動態(tài)性能。 各控制環(huán)的核心服務(wù)子程序的流程如圖 5-2所示。這幾部分是整個系統(tǒng)的核心，其性能也決定了整個驅(qū)動器的性能。因此，這幾部分使用純匯編編寫，相應(yīng)的PID算法也根據(jù)不同控制環(huán)的特點進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和性能優(yōu)化。以最大限度保證這幾部分程序的性能和實時性。 系統(tǒng)控制部分是整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)的心臟。整個系統(tǒng)都在其協(xié)調(diào)下有條不紊的工作。這部分主要是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置和當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)給出相應(yīng)的控制信息，以確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。 人機(jī)接口界面程序，這部主要是為用戶提供一個簡單易用的交互接口，以方便用戶對驅(qū)動器的可靠控制。包括驅(qū)動器的起停、各種運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置都在這一層面上進(jìn)行。 6 結(jié) 語 通常，在開發(fā)伺服驅(qū)動設(shè)備的過程中，需要編寫實時性、程序可讀性強(qiáng)的代碼，這時就需要采用混合編程。而凌陽的m’nSP™ IDE具有良好的編程環(huán)境，它可以很輕松、容易地進(jìn)行混合編程（在C程序中調(diào)用匯編程序，在匯編程序中調(diào)用C程序）。 該系統(tǒng)用了SPMC75F2313A三個定時器和約30個IO口資源，其實SPMC75F2313A的資源相當(dāng)豐富。因其有專業(yè)的電機(jī)驅(qū)動硬件支持，電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)變得相對簡單。因此，基于SPMC75F2313A的電機(jī)伺服驅(qū)動器系統(tǒng)在工業(yè)、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 |
