音圈電機伺服驅(qū)動器與運動機構設計
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3 音圈電機的控制策略
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/284997.htm“控制”可以定義為一個系統(tǒng)中一個或多個輸出量產(chǎn)生影響的結(jié)果，其特征是開環(huán)作用路徑，即控制鏈路?！罢{(diào)節(jié)”是在一個系統(tǒng)中，對被調(diào)節(jié)量連續(xù)不斷地進行檢測，與基準量進行比較，并從與基準量平衡補償?shù)囊饬x上對該被調(diào)量產(chǎn)生影響的過程，其特征是閉環(huán)作用路徑，即調(diào)節(jié)回路。音圈電機伺服控制采用兩閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)為速度流環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。如圖5所示。
3.1 音圈電機速度環(huán)
驅(qū)動器速度環(huán)以位置為調(diào)整目標，時刻檢測音圈電機的位置信息，進而調(diào)整速度。因為現(xiàn)實中電機準確定位，用固定占空比控制會導致電機速度隨著負載的變化而變化。選用MicroE公司的光柵尺作為反饋回路的反饋傳感器。MicroEMTE系列微型讀數(shù)頭，增強型的分辨率0.5μm，標準型的分辨率為1μm。對速度反饋量做PID算法占空比可以實現(xiàn)速度閉環(huán)。如圖6。
3.2 音圈電機電流環(huán)
電流閉環(huán)模式下驅(qū)動器以轉(zhuǎn)矩為調(diào)整目標，使得電機能以最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動。電流環(huán)的作用主要是2個，一是啟動過程的加速，二是對電機最大工作電流的保護。
4 實驗結(jié)果分析
4.1 開環(huán)測試
音圈電機在開環(huán)控制下，輸入階躍信號，輸出跟隨的能力如圖7。
在開環(huán)控制下，音圈電機超調(diào)量為20%，響應速度慢，所以無法滿足系統(tǒng)的控制精度的要求，所以考慮用閉環(huán)控制。
4.2 閉環(huán)測試
音圈電機在做高速時的速度曲線和位置曲線如圖8。
在閉環(huán)控制下，音圈電機的速度為200mm/s，加速度為5m/s2，位移量為8000個counts。位置超調(diào)量<10counts，整定時間5ms時，穩(wěn)態(tài)誤差：土4 counts，整定時間10ms時，穩(wěn)態(tài)誤差：土1 count。如圖9。
5 結(jié)論
本文采用STM32F103VCT6作為控制器，運用PID算法對音圈電機位置進行了精確控制，最大電流為3A，穩(wěn)態(tài)調(diào)整誤差為土1 count，最大速度：6m/s，最大加速度5g。最終實現(xiàn)了音圈電機的高加速、高速度、高響應等特性。
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本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第1期第65頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。
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