基于DSP的雕刻机用直流伺服控制器硬件设计 - 伺服驱动论坛 - 中国工控网论坛

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发表人：xkfy123

发表时间：2015/6/7 23:04:00

本栏论题：

基于DSP的雕刻机用直流伺服控制器硬件设计 [1179]

    基于DSP的雕刻机用直流伺服控制器硬件设计
    摘要：为满足雕刻机高速高精度的加工要求，提高雕刻机的性价比，针对雕刻机2维直流伺服实时运动控制器进行硬件设计。控制器以TMS320C2812。为控制核心、L6203为功率驱动模块、小功率直流电机为执行机构。实验结果证明控制器运行稳定、跟踪精度高、加工速度快，可望广泛实际应用。关键词：雕刻机；DSP；功率驱动模块；直流伺服电动机；2维运动控制器；实验
    Hardware Design of Direct Current Servo Controller for Engraving Machine Based on DSP

LI Hong—mei， ZHANG Hou—lai （College of Electrical Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）

Abstract： In order to meet the requirements of high speed and high accuracy for an engraving machineautomatic machining and improved its performance and value ratio，achieved hardware design for a two—dimensional direct current servo and real—time motion controller． The design ed controller had DSP as itscontrol kerne1．L6203 as its power drive module and small power DC motor as its executive machine．The repeating experimental results validatd that the controller had the following merits such as motion stabilization， high tracking precision and fast machining speed， therefore， it was hopeful to widely andpractically apply the controller． Key Words： Engraving machine； DSP； Power drive module； DC servo motor； Two—dimensional motion controller； Experimen
    0 引言　　运动控制器是数控系统的控制核心，其控制功能的强弱、控制性能的优劣直接关系着数控系统的加工质量与加工效率。国外先进的伺服运动控制器大都采用Tumizuka提出的零相位误差跟踪控制器（ZPETC），同时，为了克服系统模型不确定和干扰引起的跟踪误差，引入了干扰观测器（DOB），鉴于国内研发的直流伺服运动控制器尚没有广泛应用上述研究成果，本文针对雕刻机进行2维直流伺服控制器的硬件设计时，在吸收和消化国外技术的基础上，设计了一种结构简单、算法先进的2维直流伺服实时运动控制器，反复实验说明运动控制器具有运行稳定、跟踪精度高、加工速度快的特点，投人生产后将大幅提高国产雕刻机的性价比和市场竞争力。 1 雕刻机用直流伺服控制器硬件设计 1．1 直流伺服雕刻机系统结构 　　所研发的直流伺服雕刻机系统结构图如图1所示。上位机（根据插补算法的复杂程度选用相应的处理芯片，如51系列单片机或DSP）根据雕刻软件生成的轨迹坐标按照一定插补算法给出离散参考速度信号，并通过串口实时传送给直流伺服运动控制器。运动控制器根据给定的轴和y轴参考速度信号（通过离散积分即可得到参考位移信号），结合编码器反馈回的X轴和y轴实际位移输出，经ZPETC控制器、PD控制器和干扰观测器于一体的直流电动机伺服控制算法算出X轴和y轴两组PWM信号。这两组PWM信分别用来触发X轴和Y，轴电机的功率驱动模块（L6203），控制雕刻机的X轴和Y轴电机运行来完成实际加工任务。
    1．2 控制芯片选择　　针对2维雕刻机加工平台的特点，上位机一次刻绘复杂图形轮廓经插补算法将生成数据总量达几十兆甚至更多兆的参考速度信号。如果运动控制器一次性接收完所有的参考速度信号再生成PWM信号后驱动电机开始雕刻加工，不但需要外扩相当容量的RAM来保存临时数据，而且也增加了系统硬件成本和复杂程度，同时，接收数据也会消耗数分钟甚至更长的时间，从而降低了系统的加工效率。

    为了降低系统硬件成本，提高加工效率，运动控制芯片必须具备完成实时控制的能力，即在接收参考速度信号的同时就生成PWM信号驱动电机开始雕刻加工任务，这就要求控制芯片在完成复杂运动控制算法的同时还要有足够的时间来接收实时参考速度数据。本文选用TMS320C2812型32位定点DSP作为直流伺服运动控制器的控制芯片。该芯片主频高达150 MHz，内含的128 k×16位Flash存储器可用来存放运动控制程序。片内18 k×16位的SRAM可用来存放少量的实时参考速度信号和控制算法中需要的中问变量。如图1所示的片上异步串口通信（SCI）模块加上外扩的异步串口收发器（MAX3160）可用来实时接收上位机的参考速度信号，传输速率高达1 Mbps。　　事件管理器（EV）模块上的正交编码脉冲单元（QEP）可用来实时接收编码器的反馈位移信号。比较器单元可硬件生成驱动电机的PWM信号。综上所述，一片TMS320C2812芯片再加上3片外围器件（电源芯片，异步串口收发器，电平转换芯片）就可组成一个完整的直流伺服运动控制器，较好地解决了系统的控制性能与硬件成本及复杂程度之间的矛盾。
    1．3 反馈位移检测　　为实现位置闭环控制算法，运动控制器需实时检测执行电机输出的实际位移信号。TMS320C2812每一个事件管理器模块（EVA／EVB）都有一个正交编码脉冲（QEPA／

以下是关于《基于DSP的雕刻机用直流伺服控制器硬件设计》论题的回复（共1篇）

回复人：xkfy123　

回复时间：2015/12/31 10:57:00

支持(292) | 反对(393)

    永磁同步电机控制器技术转让

    永磁同步控制系统特点：
    1、控制核心采用高性能DSP处理器；
    2、先进高效的矢量控制算法和智能控制技术；
    3、先进的弱磁控制算法，提升电机高速性能；
    4、功率部件采用贴片工艺，具有优异的散热结构设计和温度监控功能，大大提高了控制器的高温环境适应能力；
    5、可靠完善的过热过流保护功能，采用独创的热量积算限流算法，确保运行可靠；
    6、可调的加减速曲线，可灵活、快速调整至舒适的加减速性能；
    7、通过可编程操作面板可灵活调节参数，匹配不同厂家的电机；
    8、控制器总成主接触器的驱动电路采用PWM软开关技术，吸合时间、吸合电压、保持电压等相关参数可根据负载特性调节，增加外围部件的使用寿命和可靠性；
    9、支持客户定制设计；
    变频伺服步进工控产品研发生产技术方案提供商
    深圳市伊瑞软件技术有限公司
    Shenzhen Erik Software Technology Co., Ltd
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