基于单片机的交流伺服电机转速控制系统研究

伺服电机属于控制电机，它分为直流伺服电机和交流伺服电机两种。由于交流伺服电机具有体积

小，重量轻，大转矩输出，低惯量和良好的控制性能等优点，已广泛应用于自动控制系统和自动检测系
统中作为执行元件，将控制电信号转换为转轴的机械转动。由于伺服电机的定位精度相当高，现代位置
控制系统已越来越多地采用以交流伺服电机为主要部件的位置控制系统。这里的设计也正是通过控制继
电器的闭合、断开，而达到控制脉宽大小的目的，通过闭环控制非标准交流伺服电机的滑动磁块的位移，
利用磁场变化达到控制电机转速的目的。

1 交流伺服电机控制系统设计方案

    系统使用的交流伺服电机为三相交流电机；驱动器控制 U／V／W 三相电形成电磁场；转子在此磁场
的作用下转动，同时电机由接近传感器将转速信号反馈给驱动器；驱动器根据反馈值与目标值进行比较，
调整转子转动的角度。伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电
信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

2 系统硬件设计

    本项目实质上采用 STC89C52RC 单片机构建一个最小系统，实现脉宽可调输出控制两个继电器，
实现电机正反转智能控制，从而实现伺服电机的精确位移控制。控制系统组成如图 1 所示。

    通过按键输入电机所需的转速值并与转速传感器反馈回来的电机转速相比较，采用 PID 算法，

经单片机处理后，转化成相应的脉冲信号，再经光电耦合器调节继电器的开度，通过调节继电器的脉冲
宽度，达到脉宽的调制，从而控制伺服电机上的磁块正负位移，使电机达到给定的转速值，同时单片机
接受固定在伺服电机转轴上的转速传感器随着电机转动而产生的反馈脉冲信号，并在 LED 实时显示电
机的实际转速。

2．1 单片机控制器的硬件设计
    在此开发了一套运动控制器的软件系统。该系统的硬件结构是基于单片机而开发的，所用功能为外部
中断、定时中断、检测传感器脉冲信号、及输入／输出等。STC89C52RC 的 P0．0，P0．1，P0．2 端口
分别作为按键 SET、按键 MOVE、按键 UP 的输入口，通过 STC89C52 定时器 T0 的定时中断控制脉冲发
送频率，进而控制电机的转速。系统原理图如图 2 所示。