集成運(yùn)動(dòng)控制器的雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器研究.pdf

1、雙軸伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,常常作為工業(yè)生產(chǎn)線設(shè)備的子系統(tǒng)存在。常見的雙軸伺服系統(tǒng)有XY平臺(tái)、雙旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、二自由度電機(jī)等。伺服控制系統(tǒng)對(duì)雙軸伺服電機(jī)的控制能力,直接決定了雙軸伺服系統(tǒng)的性能。現(xiàn)有的雙軸伺服控制系統(tǒng)采用運(yùn)動(dòng)控制器到伺服驅(qū)動(dòng)器的架構(gòu),這種傳統(tǒng)架構(gòu)簡單清晰,但是具有體積大、成本高、信號(hào)易受干擾、信號(hào)匹配耗時(shí)等缺點(diǎn)。
　　為了解決上述問題,本文提出了新的伺服系統(tǒng)架構(gòu)。新架構(gòu)將運(yùn)動(dòng)控制器和兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行整合

2、,成為規(guī)劃控制模塊到功率放大模塊的結(jié)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)控制模塊完成了從規(guī)劃到控制的全部運(yùn)算。功率放大模塊則放大電壓和電流。基于這種新架構(gòu),本文開發(fā)出雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器。雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器是一種帶有路徑規(guī)劃功能的驅(qū)動(dòng)二自由度電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。它可以完成從軌跡規(guī)劃和速度規(guī)劃到運(yùn)動(dòng)控制再到功率放大的整個(gè)雙軸伺服控制流程。它適合用于驅(qū)動(dòng)二自由度系統(tǒng),如二自由度直線旋轉(zhuǎn)電機(jī),也可以用于驅(qū)動(dòng)二自由度平臺(tái),如XY平臺(tái)。和傳統(tǒng)架構(gòu)的伺服系統(tǒng)相比,雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器體積更小,成本

3、更低。更重要的是,在新架構(gòu)下雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器不再有運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)之間通信受干擾的問題。
　　本文圍繞雙軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的研發(fā),提出了不同于傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)的雙軸伺服驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu),闡述了伺服電機(jī)的控制原理。核心算法采用矢量控制算法。同時(shí),運(yùn)動(dòng)控制使用改進(jìn)式數(shù)字PID算法,在電機(jī)起動(dòng)中使用初相位檢測算法,在軌跡規(guī)劃和速度規(guī)劃中使用的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)算法。
　　硬件設(shè)計(jì)方面,本文完成了控制電路和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì),重點(diǎn)分析了器件選型,完成