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基于DSP高精度伺服位置环设计

发布时间:2020-06-19 发布时间:
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引言

机床是装备制造业的母机,也是装备制造业的引擎。我国“十一五”发展规划明确规定:国产数控机床国内市场占有率要达到60%,高端产品与国际先进水平的差距缩小到5年以内。

作为数控机床的重要功能部件,永磁同步电机伺服驱动装置是数控机床向高速度、高精度、高效率迈进的关键基础技术之一。随着新的微处理器、电力电子技术和传感器技术在伺服驱动装置的应用,伺服驱动器的性能获得极大的提高。如日本的安川公司利用新的微处理器,以及通过扩充新的控制算法,速度频率响应提高到了1.6kHz,具有自动测定机械特性,设置所需要的伺服增益功能,实现了“在线自动调整功能”;发那科公司的新一代驱动器则采用了1600万/转的高分辨率的编码器,高精度电流检测,实现了高速、高精度的伺服HRV (高响应向量)控制算法,伺服电机的最大控制电流减少50%,并减少电机发热17%,使得伺服驱动装置可以获得更高的刚性和过载能力。国内在高性能伺服驱动技术方面,与国外名牌企业仍存在较大的差距,已成为制约我国发展中高档数控系统产业的“瓶颈”问题。

针对旧产品的信号处理时间长,电流与位置信号检测精度低的不足,本系统以TMS320F2812 DSP为控制器,缩短了信号处理时间且提高电流采样精度;位置检测用多摩川的TS5667N120 17位绝对式编码器以提高了位置检测精度。系统在数控加工中心的应用中,具有定位无超调、高刚性、高速度稳定性,达到了设计指标,可以满足微米级加工精度的要求。

系统硬件设计

系统硬件以 TMS320F2812DSP控制器、三菱公司的IPM功率模块、多摩川公司的TS5667N120 17位绝对式编码器为主要功能部件,硬件系统框图如图1所示。



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