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          直流無(wú)刷伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)用
          
						
          
				作者：
				時(shí)間：2016-12-20
				來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
				
				
				
				
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          電流檢測(cè)
          　　電機(jī)電流檢測(cè)電路可提供重要的反饋信息，將該信息與來(lái)自主控DSP的控制信號(hào)相結(jié)合，可以控制MOSFET或IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)芯片并最終調(diào)整電機(jī)速度。如果要實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，還必需進(jìn)行電流監(jiān)控，不過(guò)對(duì)于低端應(yīng)用而言，傳統(tǒng)的過(guò)流保護(hù)卻顯得過(guò)于昂貴。電流采樣的方案是在逆變橋的下橋臂串一0.027Ω采樣電阻如圖3（a），采樣電流范圍為0~6.22A，采樣后的電壓放大倍數(shù)為14.63倍，放大電路如圖3（b），并經(jīng)2.5V電壓抬升輸入DSP，所以輸入DSP的電流模擬電壓量為：
          UAD=2.5+I×0.027×14.63。
          MotionChip AD口的模擬量輸入電壓為0~5V，所以電流采樣經(jīng)量化的值為：
          應(yīng)用
          　　加氫反應(yīng)器超聲檢測(cè)成像系統(tǒng)是一套適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的加氫反應(yīng)器堆焊層剝離超聲檢測(cè)成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加氫反應(yīng)器堆焊層層間剝離的在役半自動(dòng)超聲掃查，檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)、分析與評(píng)判，同時(shí)該系統(tǒng)對(duì)不同直徑的加氫反應(yīng)器有一定的適用性。
          　　加氫反應(yīng)器剝離成像系統(tǒng)的控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)二維的運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)，從系統(tǒng)要求的性能指標(biāo)來(lái)看，控制系統(tǒng)需要滿足如下指標(biāo)：
          ·水平掃查速度可達(dá)6mm/s無(wú)級(jí)可調(diào)；垂直掃查速度達(dá)300mm/s無(wú)級(jí)可調(diào)；
          ·能夠?qū)崿F(xiàn)粗掃查和精密掃查，對(duì)指定的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)精密掃查；
          ·系統(tǒng)的控制方式分為手動(dòng)/自動(dòng)，兩者之間可以切換；
          ·X軸（水平）和Y軸（垂直）2個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)誤差≤±1mm。
          系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
          　　由此選擇了上述設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，具有體積小，性能高，控制簡(jiǎn)單，價(jià)格低，但是每個(gè)只能控制一個(gè)電機(jī)。若要兩臺(tái)電機(jī)協(xié)同控制，則須通過(guò)RS485總線將其連接起來(lái)?？刂葡到y(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。X向電機(jī)用來(lái)控制絲杠的運(yùn)動(dòng)：選用EC-max32，無(wú)刷70W+減速器為行星輪減速箱（速比為23，型號(hào)為GP 32C）+碼盤（三通道500線）。Y方向電機(jī)用來(lái)控制探頭的運(yùn)動(dòng)，采用RE-32，有刷80W+減速器為行星輪減速箱，型號(hào)為GP42C（速比為33）+碼盤（三通道500線）。圖5示出硬件連接圖。
          系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
          　　控制系統(tǒng)的軟件是基于Vc++和MotionChip的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)設(shè)計(jì)的，軟件主要完成對(duì)探頭位置的運(yùn)動(dòng)控制，如圖6。
          用戶操作界面功能有：
          ·參數(shù)設(shè)置與顯示模塊主要是設(shè)置一些系統(tǒng)參數(shù)（如掃查長(zhǎng)度，探測(cè)寬度）和控制參數(shù)（如速度參數(shù)、加速度參數(shù)等）；
          ·任何時(shí)刻，控制程序都時(shí)刻監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)故障做出相應(yīng)的處理。
          　　軟件部分包括X向運(yùn)動(dòng)和Y向的掃查運(yùn)動(dòng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理，手動(dòng)控制，故障處理，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示及故障顯示等。操作界面（GUI）給予清晰、簡(jiǎn)單的用戶界面，方便用戶調(diào)試、運(yùn)行，同時(shí)能夠?qū)⑺欧?qū)動(dòng)器傳遞過(guò)來(lái)的信息顯示出來(lái)，便于監(jiān)控。任務(wù)編程模塊將要實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)的規(guī)劃，如X軸向和Y軸向運(yùn)動(dòng)等，包括故障查詢、處理。
          運(yùn)行效果
          　　智能伺服驅(qū)動(dòng)器性能的好壞直接決定整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗，為此用一直流電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試，電機(jī)的電流和位置誤差如圖7（a）、（b）所示，從圖7中可以看出，驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)時(shí)間只有0.12s，位置誤差很小。通過(guò)對(duì)通訊速度及上位機(jī)控制命令的測(cè)試顯示，在實(shí)時(shí)性要求不是非常嚴(yán)格的情況下，以RS232串口或者485串口的通訊速率是完全可以滿足系統(tǒng)需求的。


          結(jié)語(yǔ)
          　　本文基于一類新穎的專用伺服控制芯片Motionchip，進(jìn)行了伺服控制器設(shè)計(jì)和實(shí)踐研究，并設(shè)計(jì)了一個(gè)功能較為完善的直流無(wú)刷伺服驅(qū)動(dòng)器的原型。將該控制器運(yùn)用到加氫反應(yīng)器超聲檢測(cè)成像系統(tǒng)中對(duì)二維的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，保證了整個(gè)系統(tǒng)取得良好的性能。Motionchip這種多功能專用的運(yùn)動(dòng)控制芯片不僅簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，而且具有很好的開(kāi)放性和網(wǎng)絡(luò)性，對(duì)中小型項(xiàng)目是非常理想的設(shè)計(jì)方案。
          參考文獻(xiàn):
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          [3].PLCdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PLC_1248813.html.
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          [6].PULSEdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PULSE_1195545.html.
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          評(píng)論
          					
		
          
		
          
			
          
			
				
          
					
					
          
						
                        
					
          
				
          
                		
						
						
			
          
		
          
		
          
		
          
            
			
            
		
          
	
          
	
          
	
          
		
		

          


	
          
	
          
		
		
	
          


    
          
        
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