CN1955868A - 基于dsp的电机位置伺服装置 - Google Patents

基于dsp的电机位置伺服装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1955868A
CN1955868A CNA2006100105780A CN200610010578A CN1955868A CN 1955868 A CN1955868 A CN 1955868A CN A2006100105780 A CNA2006100105780 A CN A2006100105780A CN 200610010578 A CN200610010578 A CN 200610010578A CN 1955868 A CN1955868 A CN 1955868A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pin
connects
feedback
output
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006100105780A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100470432C (zh
Inventor
刘胜
李冰
姜繁生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CNB2006100105780A priority Critical patent/CN100470432C/zh
Publication of CN1955868A publication Critical patent/CN1955868A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100470432C publication Critical patent/CN100470432C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

本发明利用无刷直流电机的特性和电机控制专用DSP的丰富硬件资源提供了一套高精度的电机位置伺服装置，它包括无刷直流电机和控制电路。本发明采用无刷直流电机作为伺服电机，该电机位置伺服装置适用于各种需要快速响应的精密位置控制的数控***，而控制电路通过电机控制专用数字信号处理器(DSP)可编程逻辑器件独立设计，引入了速度观测器，运用先进的数字式电机控制方式，实现了电机的电流环、速度环、位置环的闭环伺服控制，具备良好的鲁棒性，可配合多种规格的伺服电机。本发明可靠性高、功能性强、稳定性好，可广泛应用于机械、数控装备、机电一体化、印刷、纺织、电子、轻工、包装等领域，是新一代的电机位置伺服装置。

Description

基于DSP的电机位置伺服装置
(一)技术领域
本发明涉及一种电机位置伺服装置，特别涉及一种直流无刷电机位置伺服装置。
(二)背景技术
有刷直流电动机具有旋转的电枢和固定的磁场，因此有刷直流电动机必须有一个滑动的接触机构——电刷和换向器，通过它们把电流馈给旋转的电枢，使得在某一磁极下，导体在不断更替，加电压的极性不变，这使得有刷电机存在换向火花、寿命短、在堵转状态输出转矩小、有电磁干扰及维护不便等缺点。而无刷直流电动机与前者恰相反，它具有旋转的磁场和固定的电枢，这样的电子换向线路中的功率开关元件如晶体管或晶闸管等可直接与电枢绕组连接。另外，在电动机内装有一个位置传感器，用来检测主转子在运行过程中的位置。它与电子换向线路一起代替了有刷直流电动机的机械换向装置。在无刷直流电动机中借助反映主转子位置的位置传感器的输出信号，通过电子换向线路去驱动与电枢绕组联接的相应的功率开关元件，使电枢绕组依次馈电，从而在主定子上产生跳跃式的旋转磁场，拖动永磁转子旋转。随着转子的转动，位置传感器不断送出信号，以改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方向始终不变。
因此，无刷直流力矩电动机除了具有普通永磁直流电动机同样的机械特性和良好的调速特性外，还具有无刷直流电动机无火花干扰，寿命长和噪声低的优点，并可在低速甚至堵转的情况下运行，有利于提高***的运行性能。
传统的电机驱动器最早采用模拟电路驱动方法，随着微电子技术的发展，出现了数字、模拟控制，随着DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)的发展和大规模应用，出现了全数字电机控制器，并且出现了电机控制专用DSP。电机控制专用DSP的出现，为其全数字电机控制的发展提供的广阔的前景。电机控制专用DSP内部带有完善的电机控制所需要的各类信号的产生和检测单元，大大减轻了DSP内部CPU(Center Process Unit，中央处理单元)的负担。
(三)发明内容
本发明的目的是利用无刷直流电机的特性和电机控制专用DSP的丰富硬件资源提供一套高精度的基于DSP的电机位置伺服装置。
本发明的目的是这样实现的：它包括无刷直流电机和控制电路，控制电路包括数字信号处理器U1、可编程逻辑器件U2、存储器U3、通讯接口U4、模拟量输出U5、PWM输出U6、滤波器U9、显示板U10、编码器接口U11、霍耳反馈接口U12、反馈电流接口U13、光电隔离接口U20、电流霍耳检测U21、浪涌电压控制U22、电压检测U23、状态反馈U24、IPM智能功率模块U30、整流模块U31和变压模块U32，数字信号处理器U1连接可编程逻辑器件U2、存储器U3、通讯接口U4、模拟量输出U5、滤波器U9和显示板U10，模拟量输出U5连接外部模拟设备，通讯接口U4连接外部PC机，可编程逻辑器件U2连接PWM输出U6、编码器接口U11、霍耳反馈接口U12和状态反馈U24，滤波器U9连接反馈电流接口U13，反馈电流接口U13连接电流霍耳检测U21，PWM输出U6连接光电隔离接口U20，光电隔离接口U20连接状态反馈U24和IPM智能功率模块U30，状态反馈U24与浪涌电压控制U22相互连接，电流霍耳检测U21、电压检测U23和IPM智能功率模块U30连接状态反馈U24，220VAC交流电经过整流模块U31和变压模块U32连接IPM智能功率模块U30，IPM智能功率模块U30连接电流霍耳检测U21和无刷直流电机，电机的反馈端连接编码器接口U11和霍耳反馈接口U12。
本发明还有这样一些结构特征：
1、数字信号处理器U1采用数字信号处理器DSP2812芯片，包括SPI、PWM、ADC、GPIO、QEPs、MCBSP和eCAN，SPI部分连接模拟量输出U5，PWM、GPIO和QEPs部分连接可编程逻辑器件U2，ADC部分连接滤波器U9，MCBSP部分连接显示板U10，eCAN连接通讯接口U4。
2、数字信号处理器U1内包括速度观测器9和定位伺服装置控制器单元，定位伺服装置控制器单元由位置伺服控制器1、速度控制器2、电流控制器3、电动机处理单元4、编码器5、谐波减速器6、速度前馈控制器7和加速度前馈控制器8构成。
3、可编程逻辑器件U2采用CPLDXC9536XL芯片，其滤波整形部分分别连接GPIO和QEPs。
4、可编程逻辑器件U2内设置有***保护电路。
5、存储器U3为SRAM存储器。
6、通讯接口U4为CAN口。
本发明采用无刷直流电机作为伺服电机，该位置伺服装置适用于各种需要快速响应的精密位置控制的数控***；控制电路通过电机控制专用数字信号处理器(DSP)可编程逻辑器件独立设计，引入了速度观测器，运用先进的数字式电机控制方式，实现了电机的电流环、速度环、位置环的闭环伺服控制，具备良好的鲁棒性，可配合多种规格的伺服电机。该位置伺服装置可靠性高、功能强、稳定性好，可广泛应用于机械、数控装备、机电一体化、印刷、纺织、电子、轻工、包装等领域。
本发明中控制信号是由上位机通过通讯接口U4给定的角度信号。角度信号经U1运算产生速度前馈和角加速度前馈信号。
角度编码器输出的信号经过编码器接口U11的电平转换和U2的滤波，输入到数字信号处理器U1中的QEPs生成谐波减速器的角度反馈信号，U1将角度反馈信号与给定信号经运算产生角度误差信号。速度编码器经过霍耳反馈接口U12和U2处理后输入到U1的QEPs生成电机的速度反馈信号，速度反馈信号与速度给定信号运算产生速度误差信号。电机磁极位置由电机HALL位置传感器获得，经霍耳反馈接口U12电平转换和U2整形滤波，输入到U1的GPIO的116、117、110引脚。电机相电流由电流霍耳检测U21的霍耳电流传感器检测，再经反馈电流接口U13和U9处理，输入到U1的ADC，由ADC转换成数字量的电流反馈信号。电流反馈信号与给定电流信号生成，误差电流信号(转矩信号)。模拟量输出U5输出模拟量的***反馈和输出信号。
可编程逻辑器件U2输出的PWM信号经PWM输出接口U6接口电路输出到光电隔离接口U20的光电隔离电路，来驱动IPM智能功率模块U30，U30输出三相调制电压来驱动电机。可编程逻辑器件CPLD完成三方面工作，其一是PWM脉冲的逻辑保护，其二是对***反馈的状态信号进行处理，实现故障响应，保护***，其三是代替分立逻辑器件和模拟器件，通过对CPLD编程实现的绝对值电路、整形电路、滤波电路。
220V交流电经整流模块U31整流和变压模块U32变压生成直流母线，给IPM智能功率模块U30供电。浪涌电压控制回路U22的输出故障保护信号输入到U24状态反馈单元。电压监测U23输出的电压监测信号、电流霍耳检测U21输出的过流信号及U30输出的故障信号也都输入到状态反馈U24。状态反馈U24将状态反馈信息输入到U2，U2的控制指令也通过U24执行。显示板U10是显示和按键板电路，用来完成参数的设置和显示。
本发明的优点和效果在于提供了一套高可靠性、高精度、高效、全面实用的电机位置伺服装置：
(1)无刷直流电动机具有旋转的磁场和固定的电枢，这样的电子换向线路中的功率开关元件如晶体管或晶闸管等可直接与电枢绕组连接；另外，在电动机内的位置传感器可以检测主转子在运行过程中的位置，它与电子换向线路一起代替了有刷直流电动机的机械换向装置；因此，无刷直流力矩电动机除了具有普通永磁直流电动机同样的机械特性和良好的调速特性外，还具有无刷直流电动机无火花干扰，寿命长和噪声低的优点，并可在低速甚至堵转的情况下运行，有利于提高***的运行性能；
(2)以电机控制专用DSP2812芯片为核心，利用其自身A/D转换模块实现了电流闭环控制；利用其自身的通用I/O口(GPIO)读取电机转子霍尔位置反馈信号和电机内置光电编码器的电机速度反馈信号，实现了速度闭环控制；利用其自身正交解码电路(QEP)完成了对负载端编码器的解码，实现了位置闭环控制；
(3)采用可编程逻辑器件(CPLD)代替分立逻辑器件和模拟器件，通过对CPLD编程实现的绝对值电路、整形电路、滤波电路集成度高，抗干扰能力强；此外CPLD还完成对DSP输出PWM脉冲的逻辑保护功能，并对***反馈的状态信号进行处理，实现故障响应，保护***；另外，大规模逻辑可编程器件U2与小规模电路逻辑器件比，增加了集成度，减少了布线密度，提高***可靠性；
(4)传统的速度反馈信号是对位置反馈信号的简单微分，这样会引入很大的相位滞后；本发明采用速度观测器对来观测电机的真实速度，消除了相位滞后，增大稳态裕度，提高***动态响应；
(5)本发明引入前馈控制，消除伺服反馈控制的延迟，提高了***精度；速度环采用伪微分反馈前馈控制器(PDFF)，通过调节前馈参数，可以使***在良好的静态刚度和快速的动态响应之间灵活选择；
(6)采用智能功率器件(IPM)对电机电压、电流进行监控，若电压电流出现异常，IPM可自行保护并输出报警信号，提高了***可靠性。
(四)附图说明
图1为本发明的伺服装置原理结构图；
图2为本发明的可编程逻辑器件的电路原理图；
图3为本发明的***保护电路图；
图4为本发明的定位伺服装置控制器单元的构成控制方框图；
图5为本发明的速度观测器的构成方框图。
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明如下：
结合图1，本发明包括无刷直流电机和控制电路，控制电路包括数字信号处理器U1、可编程逻辑器件U2、存储器U3、通讯接口U4、模拟量输出U5、PWM输出U6、滤波器U9、显示板U10、编码器接口U11、霍耳反馈接口U12、反馈电流接口U13、光电隔离接口U20、电流霍耳检测U21、浪涌电压控制U22、电压检测U23、状态反馈U24、IPM智能功率模块U30、整流模块U31和变压模块U32，数字信号处理器U1连接可编程逻辑器件U2、存储器U3、通讯接口U4、模拟量输出U5、滤波器U9和显示板U10，模拟量输出U5连接外部模拟设备，通讯接口U4连接外部PC机，可编程逻辑器件U2连接PWM输出U6、编码器按口U11、霍耳反馈接口U12和状态反馈U24，滤波器U9连接反馈电流接口U13，反馈电流接口U13连接电流霍耳检测U21，PWM输出U6连接光电隔离接口U20，光电隔离接口U20连接状态反馈U24和IPM智能功率模块U30，状态反馈U24与浪涌电压控制U22相互连接，电流霍耳检测U21、电压检测U23和IPM智能功率模块U30连接状态反馈U24，220VAC交流电经过整流模块U31和变压模块U32连接IPM智能功率模块U30，IPM智能功率模块U30连接电流霍耳检测U21和无刷直流电机，电机的反馈端连接编码器接口U11和霍耳反馈接口U12。数字信号处理器U1采用数字信号处理器DSP2812芯片，包括SPI、XD，AD、PWM、ADC、GPIO、QEPs、MCBSP和eCAN，SPI部分连接模拟量输出U5，XD，AD、PWM、GPIO和QEPs部分连接可编程逻辑器件U2，ADC部分连接滤波器U9，MCBSP部分连接显示板U10，eCAN连接通讯接口U4。可编程逻辑器件U2采用CPLDXC9536XL芯片，其滤波整形部分分别连接GPIO和QEPs。存储器U3为RAM存储器，通讯接口U4为串口CANRS232。
数字信号处理器U1采用数字信号处理器DSP2812芯片，包括SPI、XD，AD、PWM、ADC、GPIO、QEPs、MCBSP和eCAN，SPI部分连接模拟量输出U5，XD，AD、PWM、GPIO和QEPs部分连接可编程逻辑器件U2，ADC部分连接滤波器U9，MCBSP部分连接显示板U10，eCAN连接通讯接口U4。
数字信号处理器U1内包括速度观测器9和定位伺服装置控制器单元。
结合图2，可编程逻辑器件U2采用CPLD的XC9536XL芯片，其滤波整形部分分别连接数字信号处理器U1的GPIO和QEPs部分，CPLD芯片的2-8脚为PWM6-PWM1输出，分别连接电阻R37-R42到+3.3V电源，7脚为PWM的T1引脚，35脚为PWM的T2引脚，9脚为DRIVE引脚，10、23、31脚接DGND，15脚为TDI_CPLD输入，30脚为TDO_CPLD输出，16脚为TMS_CPLD引脚，17脚为TCK_CPLD引脚，20脚为HV_S引脚，22脚为LV_S引脚，24脚连接开关S1、电容C48到DGND、连接电阻R103到+3.3V电源，21、32、41脚连接+3.3V电源，25-29、33脚为PWM6O、PWM4O、PWM2O、PWM5O、PWM3O和PWM1O引脚，38脚为IPMF_S引脚，39脚为BREAK引脚，可编程逻辑器件的JTAG-CPLD芯片的TCK1脚为TCK_CPLD引脚，GND2脚接DGND，TDI3脚为TDI_CPLD引脚，VCC4脚接+5V电源，TMS5脚为TMS_CPLD引脚，TDO9脚为TDO_CPLD引脚，电容C54-C56连接+3.3V到DGND。
图2中U1输出的六路PWM信号PWM1，PWM2，PWM3，PWM4，PWM5，PWM6与U2的PWM1，PWM2，PWM3，PWM4，PWM5，PWM6相连，通过U2电路处理生成OPWM1，OPWM2，OPWM3，OPWM4，OPWM5，OPWM6；U2中T1PWM接U1的T1PWM，为DSP的PWM脉冲封锁信号；U2中T2PWM接U1的T2PWM，为驱动板READY信号；U2中的DRIVE为光电隔离器件的使能信号；U2中HV_S是过压保护信号、LV_S是欠压保护信号、IPMF_S是U30错误输出信号、BREAK是刹车信号。
结合图3，可编程逻辑器件U2内设置有***保护电路，***保护电路中输入信号母线电压IPMP连接电阻R81、R82到运放U8A和运放U8B，连接电阻R83、电容C35到P_GND，运放U8A连接电阻R74、电容C11到P_GND、电阻R32到VCC+15V，运放U8A的输出连接电阻R32到VCC+15V、电阻R71到三极管Q5基电极，三极管Q5共射级到P_GND、集电极输出连接电阻R53到O1单元，O1单元连接电阻R14到VCC+5V、输出连接过压报警信号HV_S，运放U8B连接电阻R55、电容C12到P_GND、电阻R90到VCC+15V，运放U8B的输出连接电阻R75到VCC+15V、电阻R72到三极管Q6基电极，三极管Q6共射级到P_GND、集电极输出连接电阻R54到O2单元，O2单元连接电阻R16到VCC+5V、输出连接欠压报警信号LV_S。
图3中母线电压IPMP通过电阻R81、R82及R83的分压得到电压实际检测电压Ud，Ud接运放LM339的5脚。高压报警的基准电压通过+15V电压由R32和R74分压得到，高压基准电压接LM339的4脚。当检测电压Ud高于高压基准电压时，比较器翻转，LM339的2脚输出高压使Q5导通，O1中通过电流，使HV_S过压报警信号置高，输出报警信号。低压检测Ud接LM339的6脚。低压基准电压+15V电压由R90和R55分压得到，低压检测接LM339的7脚。当检测电压Ud低于低压基准电压时，LM39的1角输出高压，使Q6导通。O2通有电流使LV_S欠压报警信号置高，输出报警信号。
结合图4，定位伺服装置由位置伺服控制器1、速度控制器2、电流控制器3、电动机处理单元4、编码器5、谐波减速器6、速度前馈控制器7和加速度前馈控制器8构成。上位机连接速度前馈控制器7，并与谐波减速器6连接位置伺服控制器1，位置伺服控制器1和速度前馈控制器7、速度观测器9连接速度控制器2，速度前馈控制器7连接加速度前馈控制器8，速度控制器2与加速度前馈控制器8、速度观测器9连接电流控制器3，电流控制器3连接电动机处理单元4和速度观测器9，电动机处理单元4连接编码器5，编码器5连接谐波减速器6和速度观测器9。
定位伺服装置控制器单元中位置伺服控制器1与速度前馈控制器7的输出相加生成速度给定值Vc，Vc一方面连接速度控制器2，一方面乘以前馈增益KFR得到前馈增益输出，速度指令Vc和速度观测器9的速度反馈值VF之间的速度偏差乘积分增益KVI得到速度控制器积分增益输出，前馈增益输出加上积分增益输出与速度反馈值VF的差再乘上比例增益KVP得到速度控制器2的输出。
位置伺服控制器1对总惯性(电动机和谐波减速器6的总惯量)为J的谐波减速器输出进行位置控制，谐波减速器6设有编码器，则谐波减速器6的输出位置θ可由编码器进行检测。从上位机给定的位置信号指令θ*和谐波减速器之间的位置偏差(θ*-θ)被输入位置伺服控制器1。位置伺服控制器1是比例控制器，该比例控制器的输出偏差与位置环路增益KP相承获得的值，再加上速度前馈控制器7的输出作为电动机的速度指令Vc。速度前馈控制器7接受位置指令θ，对位置求微分，并与速度前馈控制器的增益KVF相乘获得速度前馈控制器7的输出，该值与位置控制器1输出相加。在定位伺服控制器中，速度指令直接由位置给定微分获得，不产生伺服延迟。因此，与近用反馈控制的情况相比，可进一步消除伺服延迟。速度反馈由速度观测器9实现。速度观测器9根据电机反馈位置信号和电机反馈电流，来观测实际的电机速度值。加速度前馈控制器8接受速度前馈控制器7的输出，对其求微分，并与加速度前馈控制器增益KFR相乘获得加速度前馈输出值，该值与速度控制器2输出相加。速度控制器2是伪微分反馈控制器(PDFF)，控制器有三个参数KFR、KVI和KVP。速度给定值Vc乘前馈增益KFR得到前馈增益输出；速度指令Vc和速度观测器9的速度反馈值VF之间的速度偏差乘积分增益KVI得到速度控制器积分增益输出；前馈增益输出加上积分增益输出与速度反馈值VF的差再乘上比例增益KVP得到速度控制器2的输出，该值与加速度前馈输出值相加得到电流(转矩)给定值。速度控制器2中可通过调节前馈增益KFR使***性能在良好的静态刚性和快速的动态响应之间做出最优的折中。电流控制器接受电流(转矩)指令，生成转矩，驱动电动机处理单元4。由于加速度前馈的引入，电流(转矩)指令没有伺服延迟。如上所述，在图4的定位伺服装置中，由反馈控制产生的伺服延迟可通过进行速度前馈控制和加速度前馈控制来补偿。
结合图5，图中IF是电机反馈的实际电流值，TD是扰动力矩，TE是电机的电磁转矩，VM是电机的实际速度，PM是电机编码器输出位置信号，Vo是观测速度，TEEst是观测转矩，VF是电机反馈速度。在物理***中，反馈电流IF由电磁转矩常数KT放大，生成电磁转矩TE，电磁转矩TE和扰动力矩TD信号相加经1/JT和1/s变换生成实际速度VM，VM再经传感器1/s变换产生传感器输出PM电机编码器输出位置信号；在模型观测***中，反馈电流IF由电磁转矩常数KTEst放大，生成估计电磁转矩TEEst，电磁转矩TEEst经1/JTEst和Tz/(z-1)变换生成观测速度Vo，观测速度Vo一方面输出给速度反馈VF，一方面输出再经Tz/(z-1)变换和电机编码器输出位置信号PM相加、减生成观测器误差POE，观测器误差POE输出给观测器，经过含有参数KPO，KIO/S和KDOS的观测器控制器输出Do作为反馈，Do再与常数KTEst相加。
物理***中电磁转矩TE加上扰动转矩TD构成总的转矩，总转矩除上电机和负载的总惯量产生电机加速度。加速度两次积分分别生成电机速度值和电机位置值。模型***与物理***结构很相似，不同之处在于：用数字域差分Tz/(z-1)取代微分s；观测扰动为观测器控制器的输出Do，观测器控制器为PID控制器，含有参数KPO，KIO/S和KDOS。在理想情况下，观测控制器输出的观测力矩和扰动力矩相等。在数字控制***中，一般速度反馈是位置反馈的简单微分，这会引入相位延迟，使***响应震荡。速度观测器可以消除传感器反馈信号中固有的相位延迟，增大***稳定裕量。

Claims (7)

1、一种基于DSP的电机位置伺服装置，其特征在于：它包括无刷直流电机和控制电路，控制电路包括数字信号处理器U1、可编程逻辑器件U2、存储器U3、通讯接口U4、模拟量输出U5、PWM输出U6、滤波器U9、显示板U10、编码器接口U11、霍耳反馈接口U12、反馈电流接口U13、光电隔离接口U20、电流霍耳检测U21、浪涌电压控制U22、电压检测U23、状态反馈U24、IPM智能功率模块U30、整流模块U31和变压模块U32，数字信号处理器U1连接可编程逻辑器件U2、存储器U3、通讯接口U4、模拟量输出U5、滤波器U9和显示板U10，模拟量输出U5连接外部模拟设备，通讯接口U4连接外部PC机，可编程逻辑器件U2连接PWM输出U6、编码器接口U11、霍耳反馈接口U12和状态反馈U24，滤波器U9连接反馈电流接口U13，反馈电流接口U13连接电流霍耳检测U21，PWM输出U6连接光电隔离接口U20，光电隔离接口U20连接状态反馈U24和IPM智能功率模块U30，状态反馈U24与浪涌电压控制U22相互连接，电流霍耳检测U21、电压检测U23和IPM智能功率模块U30连接状态反馈U24，220VAC交流电经过整流模块U31和变压模块U32连接IPM智能功率模块U30，IPM智能功率模块U30连接电流霍耳检测U21和无刷直流电机，电机的反馈端连接编码器接口U11和霍耳反馈接口U12。
2、根据权利要求1所述的一种基于DSP的电机位置伺服装置，其特征在于：数字信号处理器U1采用数字信号处理器DSP2812芯片，包括SPI、PWM、ADC、GPIO、QEPs、MCBSP和eCAN，SPI部分连接模拟量输出U5，PWM、GPIO和QEPs部分连接可编程逻辑器件U2，ADC部分连接滤波器U9，MCBSP部分连接显示板U10，eCAN连接通讯接口U4。
3、根据权利要求1所述的一种基于DSP的电机位置伺服装置，其特征在于：数字信号处理器U1内包括速度观测器(9)和定位伺服装置控制器单元，定位伺服装置控制器单元由位置伺服控制器(1)、速度控制器(2)、电流控制器(3)、电动机处理单元(4)、编码器(5)、谐波减速器(6)、速度前馈控制器(7)和加速度前馈控制器(8)构成，上位机连接速度前馈控制器(7)，并与谐波减速器(6)连接位置伺服控制器(1)，位置伺服控制器(1)和速度前馈控制器(7)、速度观测器(9)连接速度控制器(2)，速度前馈控制器(7)连接加速度前馈控制器(8)，速度控制器(2)与加速度前馈控制器(8)、速度观测器(9)连接电流控制器(3)，电流控制器(3)连接电动机处理单元(4)和速度观测器(9)，电动机处理单元(4)连接编码器(5)，编码器(5)连接谐波减速器(6)和速度观测器(9)。
4、根据权利要求1所述的一种基于DSP的电机位置伺服装置，其特征在于：可编程逻辑器件U2采用CPLDXC9536XL芯片，其滤波整形部分分别连接数字信号处理器U1的GPIO和QEPs部分，CPLD芯片的2-8脚为PWM6-PWM1输出，分别连接电阻R37-R42到+3.3V电源，7脚为PWM的T1引脚，35脚为PWM的T2引脚，9脚为DRIVE引脚，10、23、31脚接DGND，15脚为TDI_CPLD输入，30脚为TDO_CPLD输出，16脚为TMS_CPLD引脚，17脚为TCK_CPLD引脚，20脚为HV_S引脚，22脚为LV_S引脚，24脚连接开关S1、电容C48到DGND、连接电阻R103到+3.3V电源，21、32、41脚连接+3.3V电源，25-29、33脚为PWM6O、PWM4O、PWM2O、PWM5O、PWM3O和PWM1O引脚，38脚为IPMF_S引脚，39脚为BREAK引脚，可编程逻辑器件的JTAG-CPLD芯片的TCK1脚为TCK_CPLD引脚，GND2脚接DGND，TDI3脚为TDI_CPLD引脚，VCC4脚接+5V电源，TMS5脚为TMS_CPLD引脚，TDO9脚为TDO_CPLD引脚，电容C54-C56连接+3.3V到DGND。
5、根据权利要求4所述的一种基于DSP的电机位置伺服装置，其特征在于：可编程逻辑器件U2内设置有装置保护电路，装置保护电路中输入信号母线电压IPMP连接电阻R81、R82到运放U8A和运放U8B，连接电阻R83、电容C35到P_GND，运放U8A连接电阻R74、电容C11到P_GND、电阻R32到VCC+15V，运放U8A的输出连接电阻R32到VCC+15V、电阻R71到三极管Q5基电极，三极管Q5共射级到P_GND、集电极输出连接电阻R53到O1单元，O1单元连接电阻R14到VCC+5V、输出连接过压报警信号HV_S，运放U8B连接电阻R55、电容C12到P_GND、电阻R90到VCC+15V，运放U8B的输出连接电阻R75到VCC+15V、电阻R72到三极管Q6基电极，三极管Q6共射级到P_GND、集电极输出连接电阻R54到O2单元，O2单元连接电阻R16到VCC+5V、输出连接欠压报警信号LV_S。
6、根据权利要求1所述的一种基于DSP的电机位置伺服装置，其特征在于：存储器U3为SRAM存储器。
7、根据权利要求1所述的一种基于DSP的电机位置伺服装置，其特征在于：通讯接口U4为CAN口。
CNB2006100105780A 2006-09-20 2006-09-20 基于dsp的电机位置伺服装置 Expired - Fee Related CN100470432C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100105780A CN100470432C (zh) 2006-09-20 2006-09-20 基于dsp的电机位置伺服装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100105780A CN100470432C (zh) 2006-09-20 2006-09-20 基于dsp的电机位置伺服装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1955868A true CN1955868A (zh) 2007-05-02
CN100470432C CN100470432C (zh) 2009-03-18

Family

ID=38063245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100105780A Expired - Fee Related CN100470432C (zh) 2006-09-20 2006-09-20 基于dsp的电机位置伺服装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100470432C (zh)

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100498604C (zh) * 2007-07-04 2009-06-10 江苏万工科技集团有限公司 用于纺织应用***上的多伺服控制装置
CN101860297A (zh) * 2010-05-25 2010-10-13 东南大学 基于dsp控制的永磁同步电机控制***及方法
CN101938237A (zh) * 2010-04-14 2011-01-05 崇贸科技股份有限公司 用于无刷直流马达的速度控制电路与定速控制电路
CN101989090A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 Abb技术股份公司 用于提高位移/位置测量***的可用性的方法
CN101995886A (zh) * 2009-08-10 2011-03-30 Abb技术股份公司 用于提高位移/位置测量***的可用性的方法
CN102053630A (zh) * 2011-01-18 2011-05-11 深圳市爱博科技有限公司 直流无刷电机纠偏控制装置及***
CN102195555A (zh) * 2010-03-15 2011-09-21 欧姆龙株式会社 伺服***及其控制方法、伺服电机驱动装置以及安全单元
CN102200541A (zh) * 2010-03-24 2011-09-28 中国科学院自动化研究所 一种对电机转速进行测量的方法及装置
CN102291065A (zh) * 2011-09-01 2011-12-21 北京信息科技大学 基于dsp的无刷直流电机控制装置
CN102354163A (zh) * 2011-09-05 2012-02-15 广州数控设备有限公司 伺服刀架控制器及旋转参考点的捕捉方法
CN102647152A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 株式会社日立高新技术仪器 电动机控制装置和电动机控制方法
CN102739146A (zh) * 2011-04-12 2012-10-17 王庆华 伺服控制***
CN102801379A (zh) * 2012-08-08 2012-11-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 通用全数字直流电机伺服驱动器
CN102904504A (zh) * 2012-11-01 2013-01-30 重庆长安汽车股份有限公司 一种车用永磁同步电机控制***
CN102968091A (zh) * 2012-10-30 2013-03-13 刘梅凤 一种控制伺服驱动的数控***
WO2014071857A1 (zh) * 2012-11-08 2014-05-15 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种搬运装置行走位置控制***
CN104526696A (zh) * 2014-12-03 2015-04-22 桂林电子科技大学 一种新型四轴机器人控制***
CN104656542A (zh) * 2015-03-12 2015-05-27 广东技术师范学院 适用于贴标机高精度自动化控制的嵌入式软plc***
CN104852637A (zh) * 2015-05-27 2015-08-19 中国海洋大学 双芯片无刷直流电机驱动控制***及控制方法
CN105099327A (zh) * 2015-08-31 2015-11-25 无锡伊佩克科技有限公司 一种基于电源控制器的电机位置控制***
CN105446137A (zh) * 2015-12-15 2016-03-30 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种消除大滞后性的火电机组喷氨自动控制方法及***
CN105958878A (zh) * 2016-06-24 2016-09-21 南京工程学院 一种数字化晶闸管直流电动机调速装置与方法
CN106054595A (zh) * 2016-06-12 2016-10-26 广东工业大学 一种用于调整前馈参数的方法和***
CN106227099A (zh) * 2016-08-25 2016-12-14 西北工业大学 一种双绕组永磁同步电机的协同控制***
CN106253762A (zh) * 2016-08-24 2016-12-21 燕山大学 无刷电机驱动器三三导通位置信号及换相逻辑生产方法
CN106773683A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 北京二十世纪科技发展有限公司 双侧驱动电机的同步控制方法及装置
CN106856385A (zh) * 2015-12-07 2017-06-16 上海新跃仪表厂 一种基于cpld的无刷电机电子换相方法
CN107592038A (zh) * 2017-10-31 2018-01-16 浙江航星电机有限公司 一种无刷电机伺服控制器驱动的家用碾米机***
CN107748524A (zh) * 2017-11-21 2018-03-02 南京长峰航天电子科技有限公司 基于单片机和fpga的双电机高速高精伺服控制***及其方法
CN107942794A (zh) * 2017-11-27 2018-04-20 上海航天测控通信研究所 一种利用GPIO接口模拟McBSP接口的方法
CN108267981A (zh) * 2017-12-14 2018-07-10 中国电子科技集团公司第三十二研究所 一种基于反熔丝型fpga的双通道电动伺服控制***
CN111654227A (zh) * 2020-07-06 2020-09-11 江苏深蓝航天有限公司 一种变推力液体发动机电驱控推进剂供应***
CN114094903A (zh) * 2021-12-03 2022-02-25 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种电机的驱动方法、***、装置及计算机可读存储介质
CN114714353A (zh) * 2022-04-11 2022-07-08 伯朗特机器人股份有限公司 一种协作机器人关节电机驱动电路

Cited By (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100498604C (zh) * 2007-07-04 2009-06-10 江苏万工科技集团有限公司 用于纺织应用***上的多伺服控制装置
CN101989090A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 Abb技术股份公司 用于提高位移/位置测量***的可用性的方法
CN101995886A (zh) * 2009-08-10 2011-03-30 Abb技术股份公司 用于提高位移/位置测量***的可用性的方法
CN102195555A (zh) * 2010-03-15 2011-09-21 欧姆龙株式会社 伺服***及其控制方法、伺服电机驱动装置以及安全单元
CN102195555B (zh) * 2010-03-15 2014-07-02 欧姆龙株式会社 伺服***及其控制方法、伺服电机驱动装置以及安全单元
CN102200541B (zh) * 2010-03-24 2012-11-21 中国科学院自动化研究所 一种对电机转速进行测量的方法及装置
CN102200541A (zh) * 2010-03-24 2011-09-28 中国科学院自动化研究所 一种对电机转速进行测量的方法及装置
CN101938237A (zh) * 2010-04-14 2011-01-05 崇贸科技股份有限公司 用于无刷直流马达的速度控制电路与定速控制电路
CN101938237B (zh) * 2010-04-14 2013-09-04 崇贸科技股份有限公司 用于无刷直流马达的速度控制电路与定速控制电路
CN101860297A (zh) * 2010-05-25 2010-10-13 东南大学 基于dsp控制的永磁同步电机控制***及方法
CN102053630A (zh) * 2011-01-18 2011-05-11 深圳市爱博科技有限公司 直流无刷电机纠偏控制装置及***
CN102647152A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 株式会社日立高新技术仪器 电动机控制装置和电动机控制方法
CN102647152B (zh) * 2011-02-18 2016-01-20 捷进科技有限公司 电动机控制装置和电动机控制方法
CN102739146A (zh) * 2011-04-12 2012-10-17 王庆华 伺服控制***
CN102739146B (zh) * 2011-04-12 2015-08-05 王庆华 伺服控制***
CN102291065A (zh) * 2011-09-01 2011-12-21 北京信息科技大学 基于dsp的无刷直流电机控制装置
CN102354163B (zh) * 2011-09-05 2013-08-28 广州数控设备有限公司 伺服刀架控制器及旋转参考点的捕捉方法
CN102354163A (zh) * 2011-09-05 2012-02-15 广州数控设备有限公司 伺服刀架控制器及旋转参考点的捕捉方法
CN102801379A (zh) * 2012-08-08 2012-11-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 通用全数字直流电机伺服驱动器
CN102968091A (zh) * 2012-10-30 2013-03-13 刘梅凤 一种控制伺服驱动的数控***
CN102968091B (zh) * 2012-10-30 2015-04-15 刘梅凤 一种控制伺服驱动的数控***
CN102904504B (zh) * 2012-11-01 2015-08-19 重庆长安汽车股份有限公司 一种车用永磁同步电机控制***
CN102904504A (zh) * 2012-11-01 2013-01-30 重庆长安汽车股份有限公司 一种车用永磁同步电机控制***
WO2014071857A1 (zh) * 2012-11-08 2014-05-15 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种搬运装置行走位置控制***
US10061290B2 (en) 2012-11-08 2018-08-28 Shenyang Siasun Robot & Automation Co., Ltd Moving position control system for moving apparatus
CN104526696A (zh) * 2014-12-03 2015-04-22 桂林电子科技大学 一种新型四轴机器人控制***
CN104526696B (zh) * 2014-12-03 2019-06-18 桂林电子科技大学 一种新型四轴机器人控制***
CN104656542A (zh) * 2015-03-12 2015-05-27 广东技术师范学院 适用于贴标机高精度自动化控制的嵌入式软plc***
CN104852637A (zh) * 2015-05-27 2015-08-19 中国海洋大学 双芯片无刷直流电机驱动控制***及控制方法
CN104852637B (zh) * 2015-05-27 2017-05-17 中国海洋大学 双芯片无刷直流电机驱动控制***及控制方法
CN105099327A (zh) * 2015-08-31 2015-11-25 无锡伊佩克科技有限公司 一种基于电源控制器的电机位置控制***
CN106856385A (zh) * 2015-12-07 2017-06-16 上海新跃仪表厂 一种基于cpld的无刷电机电子换相方法
CN105446137A (zh) * 2015-12-15 2016-03-30 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种消除大滞后性的火电机组喷氨自动控制方法及***
CN106054595A (zh) * 2016-06-12 2016-10-26 广东工业大学 一种用于调整前馈参数的方法和***
CN105958878A (zh) * 2016-06-24 2016-09-21 南京工程学院 一种数字化晶闸管直流电动机调速装置与方法
CN105958878B (zh) * 2016-06-24 2019-03-22 南京工程学院 一种数字化晶闸管直流电动机调速装置与方法
CN106253762B (zh) * 2016-08-24 2019-08-23 燕山大学 无刷电机驱动器三三导通位置信号及换相逻辑生产方法
CN106253762A (zh) * 2016-08-24 2016-12-21 燕山大学 无刷电机驱动器三三导通位置信号及换相逻辑生产方法
CN106227099A (zh) * 2016-08-25 2016-12-14 西北工业大学 一种双绕组永磁同步电机的协同控制***
CN106773683A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 北京二十世纪科技发展有限公司 双侧驱动电机的同步控制方法及装置
CN106773683B (zh) * 2016-12-06 2023-08-01 北京二十一世纪科技发展有限公司 双侧驱动电机的同步控制方法及装置
CN107592038A (zh) * 2017-10-31 2018-01-16 浙江航星电机有限公司 一种无刷电机伺服控制器驱动的家用碾米机***
CN107748524A (zh) * 2017-11-21 2018-03-02 南京长峰航天电子科技有限公司 基于单片机和fpga的双电机高速高精伺服控制***及其方法
CN107748524B (zh) * 2017-11-21 2020-08-11 南京长峰航天电子科技有限公司 基于单片机和fpga的双电机高速高精伺服控制***及其方法
CN107942794B (zh) * 2017-11-27 2020-04-28 上海航天测控通信研究所 一种利用GPIO接口模拟McBSP接口的方法
CN107942794A (zh) * 2017-11-27 2018-04-20 上海航天测控通信研究所 一种利用GPIO接口模拟McBSP接口的方法
CN108267981A (zh) * 2017-12-14 2018-07-10 中国电子科技集团公司第三十二研究所 一种基于反熔丝型fpga的双通道电动伺服控制***
CN111654227A (zh) * 2020-07-06 2020-09-11 江苏深蓝航天有限公司 一种变推力液体发动机电驱控推进剂供应***
CN114094903A (zh) * 2021-12-03 2022-02-25 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种电机的驱动方法、***、装置及计算机可读存储介质
CN114714353A (zh) * 2022-04-11 2022-07-08 伯朗特机器人股份有限公司 一种协作机器人关节电机驱动电路
CN114714353B (zh) * 2022-04-11 2024-04-26 伯朗特机器人股份有限公司 一种协作机器人关节电机驱动电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN100470432C (zh) 2009-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100470432C (zh) 基于dsp的电机位置伺服装置
CN200972605Y (zh) 基于dsp的电机位置伺服装置
CN101499753B (zh) 基于永磁无刷直流电机的无刷伺服控制***和驱动装置
CN102522945B (zh) 基于多神经网络逆模型的多相电机容错控制方法及***
CN101456513B (zh) 全数字门机控制***
CN111585475B (zh) 无刷直流电机伺服***扰动抑制与高精度跟踪控制方法
CN102291065A (zh) 基于dsp的无刷直流电机控制装置
CN108646571B (zh) 一种陀螺框架伺服***高精度位置辨识方法
CN107465373B (zh) 基于线性霍尔传感器的直线电机自动门矢量控制的方法
CN105676780B (zh) 基于模糊小脑模型关节控制器的xy运动平台轮廓控制装置
CN105353682B (zh) 飞机电源***实验平台装置
CN103208956A (zh) 电机霍尔位置传感器安装误差自动检测与补偿装置及方法
CN110212819B (zh) 一种用于高速无刷直流电机的换相误差补偿方法
CN201403064Y (zh) 基于永磁无刷直流电机的无刷伺服控制***和驱动装置
CN105353869A (zh) 一种虚拟汽车的交互体验驾驶方法
CN205566144U (zh) 一种多电机速度伺服驱动控制结构
CN108123648A (zh) 基于线性矩阵不等式与滑模控制的直线伺服位置跟踪控制
CN108923711A (zh) 一种伺服***零点校对的绝对值编码器调零方法
CN106406162A (zh) 一种基于迁移神经网络的交流伺服控制***
Ulasyar et al. Intelligent speed controller design for brushless DC motor
Bennett et al. Fault-tolerant control architecture for an electrical actuator
CN110045660A (zh) 一种数字化极片轧机集成控制器
CN112688599B (zh) 一种提高无刷直流电机抗扰能力的复合控制方法
CN108429495A (zh) 四绕组永磁直流力矩电机控制***
CN105007005A (zh) 无刷直流电机调速***

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090318

Termination date: 20100920