方案Р本次设计课题是个位置随动控制系统,它要求系统能够准确快速的跟踪给定,给定变化了,系统也要随之快速变化。由于本课题是要求控制伺服电机的输出转角,控制转角可以通过控制电机电枢电流控制电机转速,从而达到控制电机转角的目的。电机的转速很高(nN=3600rpm),而控制对象是电机的角度,这就要求电机不能运行在高速状态下,所以要用减速器对电机减速。反馈检测部分采用光电编码器进行检测,考虑到转角有正反转,增量式光电编码器可以方便的检测出电机的正反转,并且可以根据光电编码器的输出脉冲数计算出转角,所以增量式光电编码器是很好的选择。因此可以将系统设计为如图2-1所示的位置闭环控制系统。Р图2-1 单片机直流伺服系统框图Р单片机模块主要实现给定转角输入、输出转角显示;大功率驱动模块将实现PWM波形产生、电机输入信号的产生;测量检测模块作为反馈部分,它要完成一下几点要求:首先,它必须要检测出当前系统输出的转角以便与给定做比较;其次,转角检测出来后要经过一些变换为单片机能够处理的数字信号。Р主要的控制思想如下:Р系统以STC89C51单片机为控制核心,由键盘输入给定量(要求的转角),给定量经过单片机处理送入D/A转换器,输出模拟量控制信号,该模拟量控制信号再经过功率驱动模块的PWM调制、功率放大输出控制电机运转的电压信号u,经过减速器减速后,通过增量式光电编码器检测,输出可以反映电机转向的两路相差1/4周期的方波信号,该信号经过辨向电路和用来检测转角变化的测量电路反馈给单片机。Р2.2 单片机系统设计Р单片机将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/ 输出(I/O)接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上,组成单片微型计算机。虽然它的形态只是一块芯片,但它已具有了微型计算机的结构和功能,由于单片机的结构特点,在实际应用中常常将它完全融入应用系统之中。
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