1 引言

　　伺服驅(qū)動器（servo drives）又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術(shù)的高端產(chǎn)品。

　　伴隨著電機由有刷電機、無刷電機以及永磁同步電機的發(fā)展歷程，伺服驅(qū)動器相應(yīng)經(jīng)歷了模擬電路、8位單片機模數(shù)混合電路及高性能DSP電機專用控制解決方案等發(fā)展階段。伺服進給系統(tǒng)的調(diào)速范圍寬、定位精度高、有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性、快速響應(yīng)無超調(diào)、低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強、可靠性高等諸多特點對控制芯片提出了更高的要求。

2 DSP電路設(shè)計

　　伺服驅(qū)動器選用微芯公司高性能16位數(shù)字信號控制器dsPIC 30F4011作為無刷電機的主控芯片，它集DSP的高速運算處理能力與電機常用檢測接口于一體，成為很多伺服方案的首選。DSP在伺服系統(tǒng)中主要承擔(dān)對實時輸入數(shù)據(jù)按照某種控制規(guī)律、算法實時地計算、處理并且存儲，最后將實時結(jié)果輸出。DSP的性能對整個伺服系統(tǒng)的控制性能起著至關(guān)重要的作用，因此選擇一款合適的DSP芯片變得尤為重要，整個伺服驅(qū)動器硬件都是圍繞DSP來設(shè)計的。

　　2.1 dsPIC30F4011芯片及功能

　　dsPIC30F4011是伺服驅(qū)動器的主控芯片。是Microchip公司為滿足高性能，高精度伺服要求而推出的一款電機專用芯片，如圖1所示，外設(shè)資源比較豐富。

　　dsPIC30F4011采用改進的哈佛架構(gòu)，能提供最高30MIPS的工作速度，指令寬度為24，16位的數(shù)據(jù)總線寬度，2KB數(shù)據(jù)RAM，48KB程序FLASH，除此之外：

　?。?）高灌/拉電流I/O引腳，25mA/25mA。

　?。?）5個16位定時器/計數(shù)器，需要時可組合成32位定時器。

　?。?）10位高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）模塊。

　　（4）6路PWM輸出，邊沿對齊或中心對齊，3個占空比發(fā)生器，輸出可改寫。

　?。?）可用于帶霍爾傳感器電機的輸入捕捉模塊。

　　（6）可用于進行速度和位置測量的正交編碼器接口（QEI），A相、B相、索引脈沖三輸入信號。

　　（7）通用異步收發(fā)器（UART）模塊。

　　2.2 dsPIC30F4011開發(fā)環(huán)境及工具

　　dsPIC30F4011的開發(fā)環(huán)境由MPLAB IDE代碼編輯器和ICD2程序下載和調(diào)試器構(gòu)成，前者主要完成控制程序代碼編輯、修改，經(jīng)編譯生成Hex文件后，通過ICD2下載到器件中，也可以使用ICD2進行調(diào)試。

3 伺服驅(qū)動器軟件的研究

　　3.1 伺服系統(tǒng)控制程序總體框架

　　無刷直流電機位置伺服系統(tǒng)主要由無刷電機、功率驅(qū)動模塊、電子換相單元、光電編碼器、原點位置傳感器、RS-485總線通訊單元等組成。如圖2。

　　3.2 伺服驅(qū)動器控制系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

　　由于電流、速度、位置各環(huán)的比例，積分系數(shù)值是在電機啟動前通過串口設(shè)置的，在電機運行過程中也隨時可以更改，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小了超調(diào)，縮短了響應(yīng)時間。從而實現(xiàn)了無刷電機高要求的控制系統(tǒng)。

4 結(jié)語

　　本課題來源在于研究dsPIC30F4011做為控制核心芯片解決了伺服驅(qū)動器的調(diào)速范圍寬、定位精度高、有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性、快速響應(yīng)無超調(diào)、低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強、可靠性高等諸多特點在設(shè)計與運用的問題。從而提高了生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，也滿足了定位精度高，響應(yīng)速度快的要求。