集成運(yùn)動控制器的雙軸伺服驅(qū)動器研究.pdf

1、雙軸伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,常常作為工業(yè)生產(chǎn)線設(shè)備的子系統(tǒng)存在。常見的雙軸伺服系統(tǒng)有XY平臺、雙旋轉(zhuǎn)平臺、二自由度電機(jī)等。伺服控制系統(tǒng)對雙軸伺服電機(jī)的控制能力,直接決定了雙軸伺服系統(tǒng)的性能?，F(xiàn)有的雙軸伺服控制系統(tǒng)采用運(yùn)動控制器到伺服驅(qū)動器的架構(gòu),這種傳統(tǒng)架構(gòu)簡單清晰,但是具有體積大、成本高、信號易受干擾、信號匹配耗時等缺點。
　　為了解決上述問題,本文提出了新的伺服系統(tǒng)架構(gòu)。新架構(gòu)將運(yùn)動控制器和兩個伺服電機(jī)驅(qū)動進(jìn)行整合

2、,成為規(guī)劃控制模塊到功率放大模塊的結(jié)構(gòu)。運(yùn)動控制模塊完成了從規(guī)劃到控制的全部運(yùn)算。功率放大模塊則放大電壓和電流。基于這種新架構(gòu),本文開發(fā)出雙軸伺服驅(qū)動器。雙軸伺服驅(qū)動器是一種帶有路徑規(guī)劃功能的驅(qū)動二自由度電機(jī)的驅(qū)動器。它可以完成從軌跡規(guī)劃和速度規(guī)劃到運(yùn)動控制再到功率放大的整個雙軸伺服控制流程。它適合用于驅(qū)動二自由度系統(tǒng),如二自由度直線旋轉(zhuǎn)電機(jī),也可以用于驅(qū)動二自由度平臺,如XY平臺。和傳統(tǒng)架構(gòu)的伺服系統(tǒng)相比,雙軸伺服驅(qū)動器體積更小,成本

3、更低。更重要的是,在新架構(gòu)下雙軸伺服驅(qū)動器不再有運(yùn)動控制器與伺服驅(qū)動之間通信受干擾的問題。
　　本文圍繞雙軸伺服電機(jī)驅(qū)動的研發(fā),提出了不同于傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)的雙軸伺服驅(qū)動結(jié)構(gòu),闡述了伺服電機(jī)的控制原理。核心算法采用矢量控制算法。同時,運(yùn)動控制使用改進(jìn)式數(shù)字PID算法,在電機(jī)起動中使用初相位檢測算法,在軌跡規(guī)劃和速度規(guī)劃中使用的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)算法。
　　硬件設(shè)計方面,本文完成了控制電路和驅(qū)動電路的設(shè)計,重點分析了器件選型,完成