莘羽专业数码电器网
首页 > 热点资讯 > 在TMS320F2812平台上难道我们不应该设计与实现一套多轴伺服控制系统融入先进的伺服系统技术吗

在TMS320F2812平台上难道我们不应该设计与实现一套多轴伺服控制系统融入先进的伺服系统技术吗

导语:基于TMS320F2812的多轴伺服控制系统设计与实现

随着VLSI(Very Large Scale Integration)数字电路技术的飞速发展,DSP(Digital Signal Processing)技术也经历了16位定点DSP、32位浮点DSP和并行DSP等多个发展阶段,其性能显著提高且成本大幅降低。传统的电机控制主要依赖于模拟电路,而如今市场竞争激烈,需求更高效、更大效率的产品,因此转向数字化伺服控制。自动控制理论和计算机技术是数字伺服系统技术的两大支柱;自动控制理论高速发展为数字伺服系统提供了新先进的控制规律和分析方法,而计算机技术则为这些规律提供实施途径,大幅提升伺服系统稳态动态指标。

数控领域发展历程

单片机时代曾经主宰过数控领域,Z80、8031、8052等单片机都能完成简单电机任务,但它们在位数和工作频率上有所差异,最终趋势是越来越高频、高效能低功耗。复杂电机系统需要强大的中央处理器及短执行周期,近年来兴起的DSP正好填补这一空白,以其片上CAN/ADC/PWM/QEP/SPI接口成为理想选择。

DSP逐步取代单片机会占领数控领域主导地位,并且专门针对电动机控制设计如TI公司2000系列DSP使得设计更加便捷。内部结构采用哈佛架构流水线操作,TI推出的TMS320F2812作为最新一代应用于控制领域 DSP,它具有更高运算能力以及面向电动机高效能集成,在150MHz工作频率下采用静态CMOS工艺,拥有32位CPU、128k程序存储器及数据存储器、三个32位计时器、二个事件管理器,可用于输出PWM波进行电子设备调节,以及支持语言编程移植性强,对于无感应场控或开关磁阻電機調節技術尤为适用。

基于TMS320F2812 的 电气位置 控制 系统

图1展示了基于TMS320F2812多轴伺服控制系统基本结构图,其中M代表电機PE為功率電子驱動單元DSC為數字調節系統輸入到數字系統的是參考輸入與過程變量過程變量由傳感器輸出經A/D轉換後包括電壓電流速度位置信號DSC通過OUTPUT INTERFACE (OI) 控制PE如果PE 需要一個模擬量輸入時OI 接口還包括D/A 轉換當驅動大功率電機時則需要隔離接口模組。

图1 基于TMS320F2812 多轴伺服位置调节系统基本结构图

本文利用该芯片特性设计了一种用于多轴伺服调节板,该板具备12路AD采样(12 位)并可满足多个量程输入范围,同时还包含8路DA输出(14 位),以及CAN, SPI, SCI 和 RS422 通信接口。此外,还设计了24 路数字输入与24 路数字输出接口。在硬件层面,我们采用CPLD(Complex Programmable Logic Device)以简化地址译码外围通道选址减少元件数量增加灵活性。而软件层面,我们充分利用该 DSP 快速性实现一些先进算法,如PID+FF,PID+FLUDD 等。此外,由于 DSP 可编程特性,可以根据实际情况调整任务分配,使得硬件规模降低提高灵活性可靠性,并保持开放性兼容新技术新算法网络化调节通过通信端口实现网络化协作功能。

能源管理

为了确保稳定的能源供应,本文使用TPS767D318PWPR供货转换芯片将5V转换为3.3V及1.8V,每路最大输出 1A见图3。

[align=center]

图3 电源原理示意[/align]

连接逻辑

为了增强通信环节抗干扰能力,本文在SCI 接口中加入6N137 光耦隔离组件以达到10Mbps 传输速率要求同样对于 CAN 总线亦采取光耦隔离方案。在需与编码器交互时,由于需要反馈位置信息,我们使用相同类型6N137 隔离光耦。在必要时进行信号交换考虑隔离措施以减少干扰增加可靠同时各输入输出端考虑各种干扰因素进行容错设计ESD保护等优化。

AD 转换单元

由于 TMS320F2812 具有12.5msps 采样速率及16通道 12 位 A/D 转换功能,被分成两组每组一个独立输入端事件管理者允许配置两个独立8通道或者串联形成一个16通道模块此外 ADIN0 为模拟输入 ADCINA0 为 dsp 输入模拟信号放置适应不同量程需求之下的安全部署。

标签:

猜你喜欢

数码电器新闻资讯 专访业内人士解...
在当今的商业世界中,上市公司超市已成为一个不可忽视的现象。这些企业不仅代表着经济实力的集中,也是市场竞争的缩影。本文将通过对行业内一位资深分析师的专访,探...
数码电器新闻资讯 电磁波动的诗篇...
一、电磁波动的诗篇:振动电机的奇妙世界 二、振动原理与应用 在现代工业中,振动电机作为一种高效节能的驱动设备,其工作原理是利用电磁感应来产生机械振动。这种...
数码电器新闻资讯 沉浸式体验一场...
沉浸式体验:一场缓慢而有力的撞击 在当今这个信息爆炸的时代,人们对新鲜事物的追求与享受已经达到了前所未有的高度。尤其是在数字媒体领域,用户对于高质量、互动...
数码电器新闻资讯 高速迷你离心机...
你知道吗,MPS1000这个小巧的离心机专为96孔PCR板设计,它简直是解决实验室空间问题的完美解决方案。它可以方便地将液滴离下,无需担心混合不均的问题。...

强力推荐