基于DSP高精度伺服位置環(huán)設(shè)計(jì)

　　引言

　　機(jī)床是裝備制造業(yè)的母機(jī)，也是裝備制造業(yè)的引擎。我國(guó)“十一五”發(fā)展規(guī)劃明確規(guī)定：國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率要達(dá)到60%，高端產(chǎn)品與國(guó)際先進(jìn)水平的差距縮小到5年以內(nèi)。

　　作為數(shù)控機(jī)床的重要功能部件，永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控機(jī)床向高速度、高精度、高效率邁進(jìn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一。隨著新的微處理器、電力電子技術(shù)和傳感器技術(shù)在伺服驅(qū)動(dòng)裝置的應(yīng)用，伺服驅(qū)動(dòng)器的性能獲得極大的提高。如日本的安川公司利用新的微處理器，以及通過(guò)擴(kuò)充新的控制算法，速度頻率響應(yīng)提高到了1.6kHz，具有自動(dòng)測(cè)定機(jī)械特性，設(shè)置所需要的伺服增益功能，實(shí)現(xiàn)了“在線自動(dòng)調(diào)整功能”;發(fā)那科公司的新一代驅(qū)動(dòng)器則采用了1600萬(wàn)/轉(zhuǎn)的高分辨率的編碼器，高精度電流檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了高速、高精度的伺服HRV (高響應(yīng)向量)控制算法，伺服電機(jī)的最大控制電流減少50%，并減少電機(jī)發(fā)熱17%，使得伺服驅(qū)動(dòng)裝置可以獲得更高的剛性和過(guò)載能力。國(guó)內(nèi)在高性能伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面，與國(guó)外名牌企業(yè)仍存在較大的差距，已成為制約我國(guó)發(fā)展中高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的“瓶頸”問(wèn)題。

　　針對(duì)舊產(chǎn)品的信號(hào)處理時(shí)間長(zhǎng)，電流與位置信號(hào)檢測(cè)精度低的不足，本系統(tǒng)以TMS320F2812 DSP為控制器，縮短了信號(hào)處理時(shí)間且提高電流采樣精度;位置檢測(cè)用多摩川的TS5667N120 17位絕對(duì)式編碼器以提高了位置檢測(cè)精度。系統(tǒng)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用中，具有定位無(wú)超調(diào)、高剛性、高速度穩(wěn)定性，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，可以滿足微米級(jí)加工精度的要求。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件以 TMS320F2812DSP控制器、三菱公司的IPM功率模塊、多摩川公司的TS5667N120 17位絕對(duì)式編碼器為主要功能部件，硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。