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(多图) 基于Motionchip的直流无刷伺服电机运动控制系统设计和运用

上海交通大学自动化系 吴秋轩 理玉华 毛文学?? 2010年02月26日 ?? 收藏1

?  系统硬件设计

  由此选择了上述设计的运动控制系统,具有体积小,性能高,控制简单,价格低,但是每个只能控制一个电机。若要两台电机协同控制,则须通过RS485总线将其连接起来。控制系统的总体结构如图4所示。X向电机用来控制丝杠的运动:选用EC-max32,无刷70W+减速器为行星轮减速箱(速比为23,型号为 GP 32C)+码盘(三通道500线)。Y方向电机用来控制探头的运动,采用RE-32,有刷80W+减速器为行星轮减速箱,型号为GP42C(速比为 33)+码盘(三通道500线)。图5示出硬件连接图。

硬件连接图

  系统软件设计

  控制系统的软件是基于Vc++和MotionChip的动态链接库设计的,软件主要完成对探头位置的运动控制,如图6。

系统软件设计

  用户操作界面功能有:

  ·参数设置与显示模块主要是设置一些系统参数(如扫查长度,探测宽度)和控制参数(如速度参数、加速度参数等);

  ·任何时刻,控制程序都时刻监视系统的运行状况,随时对系统故障做出相应的处理。

  软件部分包括X向运动和Y向的扫查运动,数据存储及处理,手动控制,故障处理,运动状态显示及故障显示等。操作界面(GUI)给予清晰、简单的用户界面,方便用户调试、运行,同时能够将伺服驱动器传递过来的信息显示出来,便于监控。任务编程模块将要实现控制任务的规划,如X轴向和Y轴向运动等,包括故障查询、处理。

  运行效果

  智能伺服驱动器性能的好坏直接决定整个系统设计的成败,为此用一直流电机对驱动器进行测试,电机的电流和位置误差如图7(a)、(b)所示,从图7中可以看出,驱动器的响应时间只有0.12s,位置误差很小。通过对通讯速度及上位机控制命令的测试显示,在实时性要求不是非常严格的情况下,以RS232串口或者485串口的通讯速率是完全可以满足系统需求的。

电机的电流和位置误差

  结语

  本文基于一类新颖的专用伺服控制芯片Motionchip,进行了伺服控制器设计和实践研究,并设计了一个功能较为完善的直流无刷伺服驱动器的原型。将该控制器运用到加氢反应器超声检测成像系统中对二维的运动进行控制,保证了整个系统取得良好的性能。Motionchip这种多功能专用的运动控制芯片不仅简化了整个系统的设计过程,而且具有很好的开放性和网络性,对中小型项目是非常理想的设计方案。


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Motionchip? 直流无刷? 伺服电机? TMS320C240?

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