基于DSP的模擬舵機(jī)位置伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
邵瑜李聲晉高婧
(西北工業(yè)大學(xué)．陜西西安710072
摘要：針對(duì)飛機(jī)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)介紹了基于DsP的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)模擬舵機(jī)位置伺服系統(tǒng)的硬件組成、軟件設(shè)計(jì)及上作原理綜合運(yùn)用了PI調(diào)節(jié)和積分分離PTD廁節(jié)控制算法并使用labwindows/CVI軟什編寫上位機(jī)軟件對(duì)系統(tǒng)的跟隨特性進(jìn)行測(cè)試測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)響應(yīng)速度快．具有較好的控制特性和實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：舵機(jī)；位置伺服：labwindows/CVI；PID算法
中圖分類號(hào)：TM383．4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—7018(2008)09 0028—03
0引言
1硬件設(shè)計(jì)
舵機(jī)是控制飛行器舵面運(yùn)動(dòng)的伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)用以驅(qū)動(dòng)飛機(jī)舵面的偏轉(zhuǎn)從而控制飛機(jī)的飛行狀態(tài)。本文設(shè)計(jì)的是一種飛機(jī)舵機(jī)的模擬位置伺服系統(tǒng)由稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)同軸安裝的角位移傳感器組成DSP30F6010為其控制核心。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)舵機(jī)系統(tǒng)的主要性能參數(shù)測(cè)試和試驗(yàn)包括正反轉(zhuǎn)控制、速度連續(xù)調(diào)節(jié)舵面角度自動(dòng)限位以及按照給定偏轉(zhuǎn)角快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的跟蹤；同時(shí)可以測(cè)量電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)等參數(shù)此外在過(guò)流過(guò)壓時(shí)還具有故障保護(hù)功能一上位機(jī)軟件采用Labwindows/(CVI的開發(fā)環(huán)境主要通過(guò)RS422串口通信進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收提供在線實(shí)時(shí)測(cè)試可設(shè)置改變輸入信號(hào)等有關(guān)參數(shù)從而使系統(tǒng)具有實(shí)用性如圖1所示
1．1主控及供電模塊
霍爾元件安裝在電機(jī)內(nèi)部檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置霍爾信號(hào)PA、PB、PC分別與DSP的三個(gè)模擬引腳相連將模擬引腳設(shè)置為數(shù)字接口通過(guò)產(chǎn)生PWM中斷來(lái)決定換向。DSP通過(guò)PWM引腳經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路(本系統(tǒng)選用IR2130)連接到六個(gè)關(guān)管實(shí)現(xiàn)定頻PWM和換向控制。設(shè)計(jì)有三路模擬量的輸入分別是給定位置信號(hào)、電機(jī)實(shí)際位置反饋信號(hào)、電源電壓檢測(cè)信號(hào)模擬量的輸入分別經(jīng)過(guò)隔離以及濾波送至DSP。此外還外接有兩個(gè)指示燈來(lái)指示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。圖2只給出了一路模擬量與霍爾信號(hào)的輸入圖。
圖2模擬量輸入與霍爾信號(hào)輸入原理圖
由于本系統(tǒng)用電較為簡(jiǎn)單．只需要兩種電源信號(hào)；同時(shí)考慮牛產(chǎn)成本、開發(fā)周期以及功率情況最終采用較為簡(jiǎn)單的線性電源。系統(tǒng)采用24 V供電通過(guò)L7815(15 V)給驅(qū)動(dòng)芯片供電再經(jīng)過(guò)超低壓差的LM1117(5 V)給其余部分供電。
1 2驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
如圖3所示驅(qū)動(dòng)芯片選用IR公司的1R2130芯片同時(shí)控制六個(gè)大功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路非常簡(jiǎn)單。是通過(guò)1-LM7815穩(wěn)壓器得到的﹢15 V電源。C1是自舉電容為上橋臂功率管驅(qū)動(dòng)的懸浮電源存儲(chǔ)能量D4的作用防止上橋臂導(dǎo)通時(shí)
圖3驅(qū)動(dòng)電路原理圖
的直流電壓和母線電壓到IR2130的電源上而使器件損壞因此D4應(yīng)有足夠的反向耐壓當(dāng)然由于D4與C1串聯(lián)．為了滿足主電路功率管開關(guān)頻率的要求D4應(yīng)選快速恢復(fù)二極管。R 17和R 12是 |
