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基于DSP高精度伺服位置环设计

作者:暨绵浩 广州数控设备有限公司时间:2010-07-02来源:电子产品世界收藏

  位置前馈中速度项差分方程:

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/110546.htm

  

  式中R(k)为第K个采样周期中的位置给定信号;Yaf为第K个采样周期中速度信号的输出,Ksf为速度前馈比例系数。

  相应的位置环P的差分方程:

  

  式中R(k)为第K个采样周期中的位置给定信号;C(k)为第K个采样周期中的位置反馈信号,Ye为第K个采样周期中位置环信号的输出,Kc为位置环比例系数。

  绝对式编码器通信程序

  绝对式编码器与的接口采用CPLD作为接口芯片。CPLD的程序采用VHDL语言编写,程序结构如图4所示。此电路完成串行输入数据到并行输出数据的转换,以及并行输入数据到串行输出数据的转换。

  图4中,模块DIV为时钟分频器,TX模块接收来自微处理器接口模块MP的8位并行数据,并通过端口DOUT将数据串行输出到RS-485端口。反过来,RX模块接收串行数据输入,并以8位并行格式发送至MP模块,MP模块同时将接收到的位置信号转成脉冲形式输出,实现与CNC的连接。

  实验结果分析

  本设计,应用虚拟仪器技术设计出实验测试平台,记录实验测试结果。虚拟测试平台配置如下:软件NI LabVIEW 8.0,硬件NI M系列多功能数据采集卡PCI-6251,16、NI 计数器/定时器PCI-6602。

  图5给出了加工过程中的速度波形。图5表明,系统的加、减速时间小于200ms;无位置超调;稳定时,速度波动小于0.1转。速度频率响应:大于300Hz;速度波动率:小于±0.01%(负载0~100%)、0(电源±10%);调速范围:0.1rpm~3000rpm;回转定位精度:1个脉冲。

  图6给出了驱动器配国产某品牌加工中心的机械加工结果。实验测试数据:上表面表面粗糙度Ra1.6μm;侧面(即测量面)的粗糙度Ra3.2μm。

  结语

  针对进给控制,采用磁场定向控制与前馈补偿控制,以 TMS320F2812 控制器、IPM功率模块、TS5667N120 17位绝对式编码器为主要功能部件,设计出的伺服驱动控制器,在数控加工中心的应用中,具有定位无超调、高刚性、高速度稳定性,达到了设计指标,可以满足微米级加工精度的要求。

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