【算法研究】如何精確控制電機？

作為各種電器和機械的動力源，幾乎每個工程師和電子發燒友都會在工業應用和個人項目中接觸到它?？梢哉f小電機作用很大。今天，我們將討論電機運動控制算法。

一、DSP與TI

為什么很多人一提到電機控制就首先想到DSP？說到DSP控制，TI是繞不過去的。首先，DSP芯片是一種特殊結構的微處理器。該芯片采用程序和數據分離的哈佛結構，具有專用硬件乘法器并提供專用指令，可用于快速實現各種數字信號處理算法?；贒SP芯片的控制系統實際上是一個單片機系統，所以整個控制所需的各種功能都可以通過DSP芯片來實現。因此，它可以減少目標系統的體積，減少外部組件的數量，并增加系統的可靠性。其優點是穩定性好，精度高，加工速度快。目前廣泛應用于變頻器和伺服行業。主流的數字信號處理器制造商包括德州儀器(TI)、ADI、摩托羅拉、吉爾等制造商。其中TI的TMS320系列以數字控制和運動控制為主，因價格低廉、使用方便、功能強大而廣受歡迎。

二、常見的電機控制算法及研究方法

1.電機控制按工作電源類型劃分：可分為DC電機和交流電機。根據結構和工作原理，可分為DC電機、異步電機和同步電機。不同的電機采用不同的驅動方式。這次主要介紹伺服電機。伺服主要靠脈沖定位。當伺服電機接收到一個脈沖時，它會旋轉一個與脈沖相對應的角度，從而實現位移。所以伺服電機本身就有發出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，就會發出相應數量的脈沖，同時將伺服電機接收到的脈沖回波，或者閉環，從而非常精確地控制電機的旋轉。與普通電機相比，伺服電機在控制精度、低頻轉矩、過載能力和響應速度方面具有優勢，因此被廣泛應用于機器人、數控機床、注塑、紡織等行業，如圖1所示。

圖1

2.傳統控制平臺只關注電機特性，而新型運動控制平臺由電機及加載系統、電機驅動調試系統、數據采集及供電系統組成。從電機到驅動構建了一個完整的軟硬件實驗環境，提供完全開放的軟硬件接口，豐富的可擴展教學經驗，全面可靠的保護措施，可以做電機識別、堵轉、電機效率測試、電機參數測量、電機T-N曲線測試、電機運動控制和編碼器矢量轉矩、無感矢量速度分析等。系統如圖2所示。

圖2

三、PWM控制及測試結果

脈寬調制(PWM)是一種利用微處理器的數字輸出來控制模擬電路的非常有效的技術，廣泛應用于從測量和通信到功率控制和轉換的許多領域。PWM是一種模擬控制方式，根據相應負載的變化，調制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，從而改變晶體管或MOS管的導通時間，從而改變開關穩壓電源的輸出。MES-100的測試波形如圖3和圖4所示。

圖3

圖4