电机作为各种电器和机械的动力源,无论在工业应用还是个人项目上,几乎每位工程师和电子爱好者都会接触,可谓小电机大作用,今天我们就一起聊聊电机运动控制算法。
一、DSP与TI
为什么提到电机控制很多人首先会联想到DSP?而谈到DSP控制总绕不过TI,首先DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器。该芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,提供特殊的指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。基于DSP芯片构成的控制系统事实上是一个单片系统,因此整个控制所需的各种功能都可由DSP芯片来实现。因此,可以减小目标系统的体积,减少外部元件的个数,增加系统的可靠性。优点是稳定性好、精度高、处理速度快,目前在变频器、伺服行业有大量使用。主流的DSP厂家有美国德州仪器(Texas Instruments,TI)、ADI、motorola、杰尔等其他厂商,其中TI的TMS320系列以数字控制和运动控制为主,以价格低廉、简单易用、功能强大很受欢迎。
二、常见的电机控制算法及研究方法
1、电机控制按工作电源种类划分:可分为直流电机和交流电机。按结构和工作原理可划分:可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。不同的电机所采用的驱动方式也是不相同的,这次主要介绍伺服电机,伺服主要靠脉冲来定位,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因此,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,同时又与伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,进而很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。伺服电机相比较普通电机优势在于控制精度、低频扭矩,过载能力,响应速度等方面,所以被广泛使用于机器人,数控机床,注塑,纺织等行业,如图 1。
图 1