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数字伺服系统

2015-4-9 08:50| 发布者: admin| 查看: 1484| 评论: 0

摘要:   伺服系统是自动控制系统中的一类,原称位置随动系统,简称随动系统。伺服系统是用来控制被控对象的某种状态,使其能自动地、连续地、精确地复现输入信号的变化规律,通常是闭环控制系统。  本节所介绍的伺服系 ...

  伺服系统是自动控制系统中的一类,原称位置随动系统,简称随动系统。伺服系统是用来控制被控对象的某种状态,使其能自动地、连续地、精确地复现输入信号的变化规律,通常是闭环控制系统。
  本节所介绍的伺服系统是以计算机作为控制器的数字伺服系统。自动控制理论和计算机技术是数字伺服系统技术的两个主要依托。下面介绍以单片机作为控制器的直流电机数字伺服系统设计。
  本系统的设计目的是设计以单片机为核心的控制系统,通过数字控制器对直流伺服电机输出转角进行控制。
  1. 系统硬件设计
  硬件系统由单片机、电源、键盘显示器、数字控制器、直流伺服电机、光电编码器和可调整模拟负载组成,系统硬件原理图如图1所示。
  单片机与外部ROM、RAM的接口:PSEN低电平时,读ROM(27512);RD为低时,读RAM(6264),WR为低时,写6264。
  单片机与A/D芯片的接口:当A14为低时,RD、WR对ADC0809操作。ALE与START相连,地址锁存同时启动A/D转换。ADC0809的IN0做位置及速度的参考输入。
  单片机与DAC0832的接口:WR为低时,DAC0832将数据总线上的数据转换为单极性电流输出。
  PWM功率放大器原理:运放IC9A、IC9B及其外围元件构成了三角波发生器,IC10A做比较器,模拟量与三角波电压比较,输出宽度可变的方波脉冲。
  
           图1 系统硬件原理图
  键盘显示器设计:RXD接最高位74LS164串行移位寄存器,TXD接74LS164外部时钟引脚。74LS164并行输出端接LED段驱动输入端。TXD受p3.2控制,p3.2低时,TXD驱动显示器;p3.2高时,对键盘操作。
  2.伺服系统控制器设计
  设伺服电机位置随动系统传递函数为,其中,k=3724,T1=1.81,T2=0.038,T3=0.15。
  根据第五章第三节介绍的二阶工程设计法,校正后系统开环传递函数为
  
  则应选择如下形式的控制器
  
  即
  由,得,即模拟控制器为
  利用后向差分法对模拟控制器进行离散化,得到数字控制器
  
  3.系统软件设计
  本系统应用软件包括主程序,D/A转换子程序,A/D转换子程序及控制子程序,其程序流程图如图2所示。从而实现了对直流伺服电机的位置控制。
  
  图2 位置随动系统控制程序流程图

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