基于DSP的運動控制器研究.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．01．016基于DSP的運動控制器研究夏曉俊(廣東省機(jī)械技師學(xué)院，廣東廣州510450)摘要：設(shè)計一款基于TMS320F28335芯片的運動控制器。它選用模擬電壓控制方式控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動電機(jī)，能夠接收和處理4路由增量式光電編碼器反饋回來的信號，和伺服機(jī)構(gòu)組成一個位置閉環(huán)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：伺服驅(qū)動系統(tǒng)；PI控制算法；D／A轉(zhuǎn)換；DSP中圖分類號：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009—9492(2013)01—0061—03TheResearchonM

2、otionControllerBasedofDSPXIAXiao-jun國國(GuangdongMachineryTechnicianCollege，Guangzhou510450，China)Abstract：ThispaperdesignsthemotioncontrollerbasedonTMS320F28335chip．Itilsesanalogvohagecontrolmode，andusesanalogvoltagecontrolmethodtocontrolservodrives，whichcanrece

3、iveandhandle4-channelopticalencoderfeedbacksignal，andformaclosed—looppositionsystemwithservomotor．Keywords：servodrivesystem；PIcontrolalgorithm；D／Aconversion；DSP0前言運動控制器在軌跡控制當(dāng)中具有定位精度高的優(yōu)點，在數(shù)控機(jī)床、激光加工、機(jī)器人以及柔性制造系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。它具備較高的實時性要求，同時滿足較多的輸入和輸出接口需求，還能夠完成各種狀態(tài)的監(jiān)

4、測和控制。本文選用TI公司TMS320F28335芯片作為本運動控制器的核心處理器，它的優(yōu)圖1運動控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖勢體現(xiàn)在數(shù)值處理及計算方面，因此特別適合用于本運動控制器軌跡規(guī)劃運算及轉(zhuǎn)速；串口負(fù)責(zé)和上位機(jī)進(jìn)行通訊。伺服控制運算。2系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案”。。本系統(tǒng)硬件設(shè)計原理圖如圖2所示。晶振復(fù)本運動控制器總體框圖設(shè)計如圖1所示，各位電路，給DSP提供工作時鐘信號，電源監(jiān)控芯個主要組成部分具備如下功能：DSP芯片模塊負(fù)片SP708S負(fù)責(zé)給DSP芯片提供復(fù)位信號，以提高責(zé)PI控制算法及直線、曲線插

5、補(bǔ)功能運算；D／A系統(tǒng)的可靠性。光電耦合電路用來隔離運動控制轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，傳送器與外部的強(qiáng)電信號，對輸人信號和輸出信號進(jìn)給伺服驅(qū)動電機(jī)；編碼器反饋處理模塊負(fù)責(zé)測定行抗干擾處理，提高系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性。收稿日期：2012—08—25F}1，——，T■習(xí){————6——1—11-_'·—●。_J1L—-—‘—--_-‘--‘-·；_-_-J—-．—-．-．．．．E--_--‘i-‘_‘‘．i-^．自動化圖2系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案運動控制器DSP通過高速光耦電路通訊，經(jīng)過D／4Pl控制算法設(shè)計，A芯片

6、MCP4922輸出電壓，電壓經(jīng)過放大電路PI調(diào)節(jié)器可以分為位置式控制和增量式控后，轉(zhuǎn)換為輸出范圍一l0v～+l0v的模擬電壓制。DSP是采用采樣取值控制方式，它根據(jù)采樣傳送給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。時刻的實時值計算控制量，因此可以選用一系列3系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案一71采樣時刻點K表示連續(xù)的時間t，得出離散的位置軟件設(shè)計主要由位置控制程序、串行通信程式PI控制算法表達(dá)式為：序、插補(bǔ)程序以及D／A轉(zhuǎn)換程序等模塊設(shè)計組u(O=KpetZ)+Kqe)成。軟件設(shè)計開發(fā)工具采用德州儀器公司提供的J=0CodeComposerStudio3．3

7、軟件開發(fā)環(huán)境，用C語言廠進(jìn)行程序編寫，主程序流程圖如圖3所示。主程序通過調(diào)用具備特定功能的子程序來實初始化系統(tǒng)定時器、外部中斷、時控制運動軌跡，利用全局變量和系統(tǒng)工作狀態(tài)SPI4~IUART通信接口等的跳變進(jìn)行選擇執(zhí)行或交換變量信息。各模塊程序?qū)崿F(xiàn)的特定功能為：數(shù)據(jù)預(yù)處理程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理程序模塊采樣、直線圓弧插補(bǔ)和三次B樣條曲線插補(bǔ)迭代運算之前的插補(bǔ)準(zhǔn)備計算工作，完成s曲線的加D／A程序模塊位置控制程序模塊減速運算。加減速運動控制程序?qū)崿F(xiàn)對指令進(jìn)給速度進(jìn)行S曲線加減速處理，保持加工速度平穩(wěn)加減速控制程序模塊轉(zhuǎn)速位

8、置檢測過渡。增量光電編碼器反饋坐標(biāo)軸位置實時采樣程序模塊信號，并與插補(bǔ)程序產(chǎn)生的位置增量值比較，算插補(bǔ)程序模塊出跟隨誤差。PI控制算法通過對誤差進(jìn)行計算處理，得到的進(jìn)給速度指令經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換成模擬電壓后傳送到伺服驅(qū)動器，驅(qū)動各軸伺服電機(jī)運行。圖3主程序流程圖夏曉?。夯贒SP的運動控制器研究自其中i=0，1，2??表示采樣序列，M(