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一种基于嵌入式DSP的光电平台图像自动调焦系统设计
全数字化无刷直流电机伺服控制系统设计
张立文 刘鑫 张淑梅 米阳
(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 吉林 长春 130033)
摘要:转矩波动是影响无刷直流电机伺服控制精度的重要因素,限制了无刷直流电机在控制性能要求较高场合的应用。针对此问题,在传统位置环和速度环的基础上,引入数字化电流环,通过电流闭环控制稳定电磁转矩,从而减小转矩脉动的干扰以提高控制精度。通过对系统模型的分析,确定控制系统参数,实现了以高性能的数字信号处理器DSP28335为核心的电机伺服控制系统软硬件设计。实验结果表明,引入数字电流环后,系统的跟踪精度得到了明显的提高(近9倍),且系统的动态响应性能也得到了较好的改善。
关键词:转矩波动;无刷直流电机;数字电流环;DSP28335
中图分类号:TP212; TN386 文献标识码:A 国家标准科学分类代码:510.80
Fully-Digital Design of BLDC Motor Servo Control System
Zhang Liwen Liu Xin Zhang Shumei Mi Yang
(Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences,
Changchun 130033, China)
Abstract: Torque ripple is an important factor that affects the servo control precision of BLDC motor, which makes the BLDC motor greatly restricted in the application fields of high accuracy requirements. To solve the problem, the digital current loop is introduced on the basis of the traditional position loop and velocity loop. The digital loop can stabilize the electromagnetic torque by current closed loop control, which can reduce the disturbance of torque ripple so as to improve the servo control precision. Through the analysis of the system model, control system parameters are determined. The design of servo control hardware and software system is completed based on high performance digital signal processor DSP28335. Experimental results show that the introduction of digital current loop can clearly improve the dynamic response performance, and the tracking precision can be improved by nearly 9 times.
Key words: torque ripple; BLCD motor; digital current loop; DSP28335
引言
无刷直流电机具有体积小、无火花、转矩高、调速性能好、可靠性高等优点[1],在工业控制、军事对抗等领域有着广泛的应用。目前无刷直流电机伺服技术的研究主要集中在控制电路的选用、控制策略的优化、转矩波动的抑制等方面。
传统的无刷直流电机控制电路历经了从模拟电路控制到单片机控制的过程[2],但它们存在运算精度低、处理速度慢、集成度和抗干扰能力差等缺点,目前已经被高性能的专用数字信号处理器(DSP)所取代,DSP集成了丰富的外设资源,运算速度快,可以处理复杂的控制算法,已成为电机控制首选的核心处理器。传统的无刷直流电机控制系统多采用位置环和速度环的双闭环控制结构,这种结构往往对电机力矩波动的影响考虑不足[3],导致系统易受扰动干扰,难以满足伺服系统对控制性能的要求,而电流环的引入可以加快系统的动态响应过程,依电流变化稳定电磁转矩,减小转矩脉动从而增加系统的抗干扰能力,还可以限制电机的启停和堵转电流以保证系统的安全,
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