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基于dsp的混合式步进电动机细分控制研究 基于dsp的混合式步进电动机细分控制研究

格式:word 上传:2022-06-25 16:22:21

《基于dsp的混合式步进电动机细分控制研究》修改意见稿

1、“.....求得电动机细分数为第四步,求步长值在步长值求出后,就可以查表求出电流给定的基值,结合电动机给定电流的峰值输入,就可以确定电流的给定值。再读取电流反馈模块送来的电动机绕组电流实际值,求出的差值经环节后送信号生成子程序,生成信号后,结合的电动机正反转信号输出起送到电动机功率驱动电路,实现电动机驱动运行,主程序具体的流程如图所示。开始内部寄存器初始化模块初始化初始化初始化读上位机输入信息确定给定电流峰值确定细分步长确定电机转向读电流信号实际值求差值,生成斩波信号输出电流正常响应中断,停机停机停机图主程序流程图在主程序中电动机旋转方向由的口的和输出相位不同的逻辑信号决定。函数表的形成。本文采用了类似于文中的方法。在实时应用中实现非线性运算,般都采取适当降低运算精度来提高程序的运算速度。查表法是快速实现非线性运算最常用的方法......”

2、“.....显然,输入的范围越大,精度要求越高,则所需的表格就越大。查表法所需的表格就越大,即存储量也越大。查表法求值所需的计算就是根据输入值确定表的地址,根据地址就可以得到相应的值,因而运算量较小。对于正余弦函数而言,由于正弦函数是周期函数,函数值在和之间,用查表法比较适合。在微处理器中,采用定点数进行数值运算,其操作数采用整型数来表示。个整型数的最大表示范围取决于芯片所给定的字长,字长越长,所能表示的数的范围越大,精度也越高。本设计采用位字长。采用的定点数定标为,的定点运算方式可参考有关技术资料。的表示范围为之间,此时用来表示,用来表示。对于正弦函数,制作个点的表格并实现查表的方法如下首先,产生点值的语言程序如下表示然后查表。查表实际上就是根据输入值确定表的地址。设输入在之间,则对应于点表的地址为,则。如果用定点数表示,将用表示为,则计算正弦表的地址的公式为......”

3、“.....对于其它函数用类似的方法也能实现,这里不再复述。细分驱动模块。细分驱动程序中,细分电流控制信号的输出采用以上介绍的查表法来完成,步进电动机细分时的流的设计中,当电动机绕组电流过高时,芯片的引脚会接收到个低电平信号。这信号将触发的功率驱动保护中断。中断响应时,将封锁所有的比较寄存器,这样电动机会失去电压供给,停止转动。中断响应的流程如图。开中断保护现场中断标志寄存器置位所有比较寄存器封锁输出高阻态中断返回图中断响应程序流程步进电动机细分驱动实验结果将上述讨论的方案及其流程通过软件实现,并在定的实验环境下加以调试,可获得细分驱动控制的结果。软件开发平台基于的步进电动机细分驱动控制软件开发平台为公司提供的软件,此软件提供集编辑调试汇编仿真为体的集成化开发环境。如图所示。图开发环境基于以上的硬件设计......”

4、“.....完成电动机细分控制器最终实现。实验结果实验中,使用了北京和利时电机公司的型两相混合式步进电动机,采用半步工作方式进行了实验。为了观察细分驱动中的控制效果,这里给出了采用不同细分数时的步进电动机每相驱动电流大小的变化情况。步进电动机两相绕组在细分时的驱动电流波形如图所示。在细分时的驱动电流波形如图所示。相相图电动机在细分时两相的驱动电流波形相相图电动机在细分时两相的驱动电流波形从以上实验结果可以看出,提高细分数后,可以降低绕组电流的脉动。小结本章介绍了两相混合式步进电动机工作频域的划分及角速度波动的特点,说明了引入细分控制的必要性,详细介绍了两相混合式步进电动机细分控制的原理并基于技术,结合步进电动机的细分控制理论实现了对混合式步进电动机的有效控制,并对其关键电路进行了设计。最后给出了细分控制的实验结果......”

5、“.....不同细分数的程序流程用同样的方法可以得到。初始化查表地址偏移量细分计数器赋初值选择相序到达细分步数赋最大值读表细分电流数读表细分电流数选择相序读表细分电流数读表细分电流数细分计数器减到达细分数图细分时的软件流程图转换程序模块。的模数转换模块具有以下特性带内置的位模数转换模块多达个模拟输入通道自动排序的能力,次可执行最多个通道的自动转换,每次转换的通道可以通过编程选择可单独访问的个结果寄存器用来存储转换结果,多个触发源可以启动转换灵活的中断控制允许在每个或隔个序列的结束时产生中断请求内置校验模式和自测模式由于的模数转换模块将模拟信号转换为位数字量,电动机电流的最大值由拨码开关设定,此处假设为,则电动机绕组正向通电时检测到的电压为,对应的数字量为。电动机绕组反向通电时检测到的电压为,经过偏置后输出电压为,对应的数字量为。另外,的模数转换模块采用级连工作方式下自动排序......”

6、“.....可以通过模拟输入通道的多路选择器来选择要转换的通道。在转换结束后,转换后的数值结果保存在该通道相应的结果寄存器中。在个排序中的转换个数受寄存器中的个位段域控制,这个值在自动排序开始时被装载到自动排序状态寄存器中,当排序器从通道开始有顺序的转换时,自动排序状态寄存器的值向下递减直至为。转换模块所有需要转换的信号以及转换通道选择见表。表转换通道设置属通道最输入信号均结果寄存器最信号内容寄存器设置相电流相电流转速给定电流峰值给定由于在电动机控制器的信号中步进电动机两相电流的采样至关重要,所以在每次通道循环采样过程中对通道和采样两次,并取两次采样的平均值作为电动机电流的检测值。由此设计的选择排序控制寄存器填入值见表。表选择排序寄存器填入值地址寄存器这样,设计出的模块在自动排序方式下的程序流程如图所示。开始启动信号的值装入寄存器启动......”

7、“.....过电流保护模块是系统的个外部中断响应程序。如前所述,在过电流保护电。系统框图如图所示。微处理器前级驱动和功放电路斩波比较电路隔离滤波放大电路保护电路参数输入状态显示通讯接口相序控制方波信号绕组取样电流信号步进电机图硬件系统原理图由前面分析可知,为了克服诸多不利因素,我们选择处理速度很快接口功能强大片上资源丰富,非常适合用于各种监测与控制的美国德州仪器公司系列作为检测控制单元的处理器。公司的系列具有改进的哈佛结构,可以通过外部总线分别访问数据程序三个独立的寻址空间,其具体的片上资源和技术特点如下高性能的静态技术,种用于减少功耗的省电方式指令周期存储器片内由字节的双口字节的共字节的存储器寻址空间字节的程序空间,字节的数据空间......”

8、“.....其中两个具有直接连接正交编码器脉冲的能力个通道位模数转换器个独立可编程多路复用引脚带适时中断的看门狗定时器模块异步串行通讯接口同步串行外设接口基于扫描的仿真下面就对基于控制的步进电动机细分驱动主要电路分别加以介绍。控制电路系统是控制电路的核心,它由公司的微处理器晶振电路地址锁存器译码器及存储器等组成。受控步进电动机的细分倍数启停频率运行频率行走步数正反转电动机清零以及启停信号等的控制既可由键盘进行,也可通过与上位机的串行口通信通道由上位机设置。状态显示提供当前通电相相电流大小电动机运行时间当前运行步数正反转等的显示,并将工作状态和数据传送给上位机。单片机的主要功能是输出中存储的细分电流控制信号进行转换。根据转换精度的要求,转换器既可以选择位的,亦可选择位的。本系统选用公司的位转换器。把个转换器与个比较器组合在单个的封装上,个转换器共享个参考输入电压......”

9、“.....,对应于位的的输入码此处为细分电流控制信号,通过调节的变化范围,便可调节步进电动机绕组中电流的幅值。功率驱动电路工作中,步进电动机细分电流控制信号的转换值输入到内部各比较器的同向输入端,绕组电流取样信号输入到的反向输入端。斩波恒流驱动采用固定频率的方波与比较器输出信号调制成斩波控制信号,控制绕组的通电时间,使反馈电压始终跟随转换输出的控制电压。合理选择续流回路就可使绕组中的电流值在定的平均值上下波动,且波动范围不大。调制用方波信号频率为,由的端产生,且各相是同频斩波,不会产生差拍功率驱动电路的两个采样点以电压的形式输出,由于采样电阻为,所以对的绕组电流输出的电压即为,因为绕组电流存在正反向,则输出电压也存在正反向。这电压需要送到电流反馈电路进行限幅偏置等处理。图电流反馈电路图为相电流反馈电路,相电流反馈电路与之相同。从图中可以看到......”

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