基于DSP2812的运动控制器设计.pdfVIP

学兔兔 第6期 (总第169期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．6 2011年12月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT()MAT10N Dec． 文章编号：1672—6413(2011)06—0129—03 基于DSP2 8 1 2的运动控制器设计 兰建功 ，赵艳利。 (1．山西煤炭职业技术学院机电工程系，山西 太原 030031；2．山西信息规划设计院有限公司，山西 太原 030012) 摘要：介绍了一种以TMS320X2812 DSP为控制核心的运动控制器的设计方法，重点介绍了转轴角位移的测 量装置以及电机加载信号发生器的电路设计。该系统利用处理器芯片内部集成的正交编码脉冲单元 (QEP) 对圆光栅产生的正交脉冲信号进行采集，并在上位机上显示结果，实现了对轴转角的精确测量；而且可以输 出各种类型的加载信号，控制电机的运动。 关键词：DSP；圆光栅；‘正交编码脉冲 中国分类号：TM571． 文献标识码：A 0 引言 移动1个条纹间隔；光栅改变运动方向，莫尔条纹的 要想采用各种控制方法对旋转系统实现精确的控 运动方向也随之改变，两者之间有着对应的运动关 制，必须对转轴的角位移信号进行精确的测量，快速 系，通过测量莫尔条纹的位移和运动方向可以获取标 的运算，灵活输出各种运动信号。目前，利用TI公 尺光栅的位移量和移动方向。通过近似处理得出的莫 司的新一代DSP处理器TMS320X2812开发的运动 尔条纹间距B的计算公式口 为： 控制器越来越得到广泛的应用[1]。本文介绍的是利用 B--~,／0。 …………………………………… (1) DSP处理器和圆光栅构成的控制器，它具有结构简 其中： 为读数光栅和主光栅的夹角； 为光栅常数。由 单、灵敏度高、开放性好、智能化等一系列特点。 于 非常小，由式(1)得出的莫尔条纹间距也非常精确。 1 系统的总体结构 光栅移动的距离S可以由条纹移动的数目N来计算： 基于TMS320X2812 DSP的运动控制器的总体结构 S=N× 。 ………………………………… (2) 框图见图1，它主要包括控制核心DSP、角位移传感器 假设r为光栅环的半径，则轴旋转的角度 为： 圆光栅、数字／模拟接口电路和电机加载信号发生器等。 一S／r=NBO／r。 ………………………… (3) 由圆光栅感测被测轴旋转角位移的变化，进而将角位移 这样就可以精确计算出转动的角度。 变化转换为脉冲的变化，经接口电路将圆光栅输出的正 读数头 交脉冲送到DSP2812 QEP单元进行测量计算，可以将 测量数据与上位计算机进行通信，还可以通过信号发生 模块输出电机加载信号对轴的旋转进行控制。 圆光栅 图1 系统的总体结构图 图2 圆光栅安装示意图 2 圆光栅传感器的安装结构及工作原理 本装置采用雷尼绍20肚m圆光栅和与之配套的 圆光栅角度测量装置由主光栅、读数头两部分组 RGH20X系列读数头。为提高读数精度，读数头对 成，图2为圆光栅安装示意图。主光栅和读数头相干 光栅进行了5倍细分 (分辨率为4 m)，输出两条正 涉形成莫尔条纹，光栅每移动1个栅距