基于dsp的直流伺服電機控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]自動控制系統(tǒng)中需要對控制對象的位置、速度、力矩等參數(shù)進行比較精確的控制，并且需要較高的可靠性(特別是醫(yī)療機器人等領域)。直流電機調速系統(tǒng)由于其具有調速平滑、易于控制的特點，被廣泛地應用于數(shù)控機床、工業(yè)機器人等對控制要求較高的自動化設備以及生產部門中。而據(jù)相關研究資料表明，現(xiàn)如今雖然我國本土伺服企業(yè)近年來得到了較快的發(fā)展，國外品牌占據(jù)的伺服市場份額仍然高達80%。日本品牌以其在性價比和可靠性上的優(yōu)勢幾乎壟斷了中小型市場，歐美的產品則在高端產品和生產線上保持較強競爭力。
[0003]因此設計一種高性能、高可靠性的直流伺服電機控制系統(tǒng)具有較好的應用前景和實際意義。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)，通過簡單的電路構造，使直流伺服電機運行在較高的精度。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)，包括:上位機、電機驅動單元、信號反饋單元，以及與所述上位機相連的DSP控制單元；其中所述DSP控制單元的控制端與電機驅動單元的輸入端相連，以控制直流伺服電機轉速和轉動位置；所述信號反饋單元適于將采集電機轉速和轉動位置數(shù)據(jù)發(fā)送至DSP控制單元；以及所述DSP控制單元還與用于避免電機設置參數(shù)掉電丟失的存儲單元相連。
[0006]進一步，所述上位機適于通過RS485與DSP控制單元數(shù)據(jù)通訊。
[0007]進一步，所述DSP控制單元包括:DSP模塊，與該DSP模塊的信號采集端相連的正交編碼脈沖電路模塊，所述DSP模塊的輸出端與PWM模塊的輸入端相連，所述PWM模塊的輸出端與電機驅動單元的輸入端相連；所述信號反饋單元包括:光電編碼器，所述光電編碼器采集電機轉速和轉動位置數(shù)據(jù)，并將上述數(shù)據(jù)通過正交編碼脈沖電路模塊反饋至DSP模塊。
[0008]進一步，所述電機驅動單元包括:與所述PWM模塊的輸出端相連的邏輯模塊，所述邏輯模塊適于輸出用于控制電機運轉的占空比信號；所述邏輯模塊的相應輸出端分別與左、右半橋驅動器相連，所述左、右半橋驅動器的相應控制端分別與Η橋驅動電路相連，即左、右半橋驅動器分別驅動所述Η橋驅動電路中左、右半橋電路。
[0009]本實用新型的有益效果是，本基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)，采用DSP控制單元作為伺服直流電機轉動的控制電流，實時通過信號反饋單元獲得電機轉動的位置、轉數(shù)數(shù)據(jù)，使電機可以在速度模式與位置模式兩種模式下高精度穩(wěn)定地運行，能高性能、高可靠性的實現(xiàn)對電機的控制，具有較好的應用前景和實際意義。
【附圖說明】
[0010]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0011]圖1是本實用新型的基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)的原理框圖；
[0012]圖2是本實用新型的DSP控制單元的原理框圖；
[0013]圖3是本實用新型的邏輯模塊的電路原理圖；
[0014]圖4是本實用新型的左半橋驅動器的電路原理圖；
[0015]圖5是本實用新型的右半橋驅動器的電路原理圖；
[0016]圖6是本實用新型的Η橋驅動電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
[0018]如圖1所示，本實用新型的一種基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)，包括:上位機、電機驅動單元、信號反饋單元，以及與所述上位機相連的DSP控制單元；其中所述DSP控制單元的控制端與電機驅動單元的輸入端相連，以控制直流伺服電機轉速和轉動位置；所述信號反饋單元適于將采集電機轉速和轉動位置數(shù)據(jù)發(fā)送至DSP控制單元；以及所述DSP控制單元還與用于避免電機設置參數(shù)掉電丟失的存儲單元相連。
[0019]通過所述存儲單元還解決了 DSP所設置的驅動器、電機參數(shù)掉電丟失的技術問題。
[0020]具體的，所述上位機可以為一 PC端，用于向DSP控制單元發(fā)送指令從而調整驅動器的參數(shù)或控制電機運行。所述存儲單元例如但不限于采用FM24CL32存儲芯片。
[0021]如圖2所示，進一步，所述DSP控制單元包括:DSP模塊，與該DSP模塊的信號采集端相連的正交編碼脈沖電路模塊，所述DSP模塊的輸出端與PWM模塊的輸入端相連，所述PWM模塊的輸出端與電機驅動單元的輸入端相連；所述信號反饋單元包括:光電編碼器，所述光電編碼器采集電機轉速和轉動位置數(shù)據(jù)，并將上述數(shù)據(jù)通過正交編碼脈沖電路模塊(QEP模塊)反饋至DSP模塊。
[0022]其中，所述DSP模塊例如但不限于采用TMS320LF2407A芯片，所述DSP模塊通過JATG接口以及相應的跳線接口可以實現(xiàn)調試與仿真不通過內部FLASH燒寫，而將程序載入外存儲器調試，從而使得程序的編寫、調試便捷快速，縮短開發(fā)周期。所述DSP模塊還預留了 CAN總線通訊電路以便驅動器通過CAN總線進行通信。
[0023]如圖3至圖6所示，進一步，所述電機驅動單元包括:與所述PWM模塊的輸出端相連的邏輯模塊，所述邏輯模塊適于輸出用于控制電機運轉的占空比信號；所述邏輯模塊的相應輸出端分別與左、右半橋驅動器相連，所述左、右半橋驅動器的相應控制端分別與Η橋驅動電路相連，即左、右半橋驅動器分別驅動所述Η橋驅動電路中左、右半橋電路。
[0024]其中，所述邏輯模塊例如但不限于采用邏輯芯片MC14011(圖3中U15所表示的14011即為MC14011);半橋驅動器采用IR2184S，并由采用4個功率開關M0SFET管LR7843構建Η橋驅動電路，并且一個半橋驅動器驅動兩個功率開關M0SFET管。
[0025]所述電機驅動單元的控制邏輯由邏輯芯片MC14011產生。半橋驅動器的SD引腳始終為高電平，輸入IN為高電平時，輸出H0為高電平，輸出L0為低電平，相應的上橋臂導通，下橋臂關斷；IN為低電平時，H0為低電平，L0為高電平，上橋臂關斷，上橋臂導通；驅動器的輸入信號AL、AR來自邏輯芯片MC14011。DSP經過運算后，可以通過邏輯芯片MC14011的三個輸入控制信號ENA1、ENA2、以及占空比信號PA控制電機以特定的要求進行運轉，完成相應的動作。
[0026]優(yōu)選的，所述上位機適于通過RS485與DSP控制單元數(shù)據(jù)通訊，具體的，所述DSP模塊通過SCI模塊與MAX485模塊相連。
[0027]以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1.一種基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:上位機、電機驅動單元、信號反饋單元，以及與所述上位機相連的DSP控制單元；其中 所述DSP控制單元的控制端與電機驅動單元的輸入端相連，以控制直流伺服電機轉速和轉動位置；所述信號反饋單元適于將采集電機轉速和轉動位置數(shù)據(jù)發(fā)送至DSP控制單元；以及 所述DSP控制單元還與用于避免電機設置參數(shù)掉電丟失的存儲單元相連。2.根據(jù)權利要求1所述的直流伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機適于通過RS485與DSP控制單元數(shù)據(jù)通訊。3.根據(jù)權利要求2所述的直流伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述DSP控制單元包括:DSP模塊，與該DSP模塊的信號采集端相連的正交編碼脈沖電路模塊，所述DSP模塊的輸出端與PWM模塊的輸入端相連，所述PWM模塊的輸出端與電機驅動單元的輸入端相連； 所述信號反饋單元包括:光電編碼器，所述光電編碼器采集電機轉速和轉動位置數(shù)據(jù)，并將上述數(shù)據(jù)通過正交編碼脈沖電路模塊反饋至DSP模塊。4.根據(jù)權利要求3所述的直流伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電機驅動單元包括:與所述PWM模塊的輸出端相連的邏輯模塊，所述邏輯模塊適于輸出用于控制電機運轉的占空比信號； 所述邏輯模塊的相應輸出端分別與左、右半橋驅動器相連，所述左、右半橋驅動器的相應控制端分別與Η橋驅動電路相連，即左、右半橋驅動器分別驅動所述Η橋驅動電路中左、右半橋電路。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)，包括：上位機、電機驅動單元、信號反饋單元，以及與所述上位機相連的DSP控制單元；其中所述DSP控制單元的控制端與電機驅動單元的輸入端相連，以控制直流伺服電機轉速和轉動位置；所述信號反饋單元適于將采集電機轉速和轉動位置數(shù)據(jù)發(fā)送至DSP控制單元；以及所述DSP控制單元還與用于避免電機設置參數(shù)掉電丟失的存儲單元相連。
【IPC分類】H02P6/16, H02P6/06
【公開號】CN204967679
【申請?zhí)枴緾N201520794158
【發(fā)明人】姚克明, 王銀, 胡海燕, 張紅琴, 朱雷
【申請人】江蘇理工學院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月14日