作為各種電器和機械的動力源，幾乎每個工程師和電子發(fā)燒友都會在工業(yè)應(yīng)用和個人項目中接觸到它。可以說小電機作用很大。今天，我們將討論電機運動控制算法。

一、DSP與TI

為什么很多人一提到電機控制就首先想到DSP？說到DSP控制，TI是繞不過去的。首先，DSP芯片是一種特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。該芯片采用程序和數(shù)據(jù)分離的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專用硬件乘法器并提供專用指令，可用于快速實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。基于DSP芯片的控制系統(tǒng)實際上是一個單片機系統(tǒng)，所以整個控制所需的各種功能都可以通過DSP芯片來實現(xiàn)。因此，它可以減少目標系統(tǒng)的體積，減少外部組件的數(shù)量，并增加系統(tǒng)的可靠性。其優(yōu)點是穩(wěn)定性好，精度高，加工速度快。目前廣泛應(yīng)用于變頻器和伺服行業(yè)。主流的數(shù)字信號處理器制造商包括德州儀器(TI)、ADI、摩托羅拉、吉爾等制造商。其中TI的TMS320系列以數(shù)字控制和運動控制為主，因價格低廉、使用方便、功能強大而廣受歡迎。

二、常見的電機控制算法及研究方法

1.電機控制按工作電源類型劃分：可分為DC電機和交流電機。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理，可分為DC電機、異步電機和同步電機。不同的電機采用不同的驅(qū)動方式。這次主要介紹伺服電機。伺服主要靠脈沖定位。當伺服電機接收到一個脈沖時，它會旋轉(zhuǎn)一個與脈沖相對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移。所以伺服電機本身就有發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，就會發(fā)出相應(yīng)數(shù)量的脈沖，同時將伺服電機接收到的脈沖回波，或者閉環(huán)，從而非常精確地控制電機的旋轉(zhuǎn)。與普通電機相比，伺服電機在控制精度、低頻轉(zhuǎn)矩、過載能力和響應(yīng)速度方面具有優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用于機器人、數(shù)控機床、注塑、紡織等行業(yè)，如圖1所示。

圖1

2.傳統(tǒng)控制平臺只關(guān)注電機特性，而新型運動控制平臺由電機及加載系統(tǒng)、電機驅(qū)動調(diào)試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及供電系統(tǒng)組成。從電機到驅(qū)動構(gòu)建了一個完整的軟硬件實驗環(huán)境，提供完全開放的軟硬件接口，豐富的可擴展教學經(jīng)驗，全面可靠的保護措施，可以做電機識別、堵轉(zhuǎn)、電機效率測試、電機參數(shù)測量、電機T-N曲線測試、電機運動控制和編碼器矢量轉(zhuǎn)矩、無感矢量速度分析等。系統(tǒng)如圖2所示。

圖2

三、PWM控制及測試結(jié)果

脈寬調(diào)制(PWM)是一種利用微處理器的數(shù)字輸出來控制模擬電路的非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于從測量和通信到功率控制和轉(zhuǎn)換的許多領(lǐng)域。PWM是一種模擬控制方式，根據(jù)相應(yīng)負載的變化，調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，從而改變晶體管或MOS管的導通時間，從而改變開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出。MES-100的測試波形如圖3和圖4所示。

圖3

圖4