第

39

卷 第

2

期

2006

年

4

月

武汉大学学报

(

工学版

)

Engineering Jo urnal of Wuhan U niversit y

Vol. 39 No . 2

Ap r. 2006

收稿日期

:2005

2

12

2

17

作者简介

:

许贤泽

(1967

2

) ,

男

,

湖北京山人

,

教授

,

主要从事精密机械设计与控制研究

.

基金项目

:

国家十五攻关项目资助

(2004BA210A02)

文章编号

:1671

2

8844 (2006) 02

2

059

2

04

高精度直流伺服电机的数字控制系统研究

许贤泽

,

童爱清

,

徐余波

,

曾立波

(

武汉大学电子信息学院

,

湖北 武汉 　

430079)

摘要

:

介绍一种以

TI

公司

TMS320L F2407A

为核心控制器

,

辅以一定的外围电路

,

对直流伺服电机进行数字闭

环控制的系统研制方法

.

它用光电脉冲编码器作为反馈装置

,

通过数字

PID

控制策略

,

实现直流伺服电机的低速

运动和位置控制

.

该系统通过实验验证能达到较高的精度

,

具有硬件简单 、

性价比高的特点

.

关键词

:DSP ;

直流伺服电机

;

光电编码器

; PID

中图分类号

: TM 35

　　　

文献标识码 :

A

Research on digital control system of high precision DC servomotor

XU Xianze , TON G Aiqing , XU Yubo , ZEN G Libo

( School of Elect ronic Informatio n , Wuhan U niversity , Wuhan 430079 ,China)

Abstract : The technolo gy of a digital co nt rol system of a DC servo mo to r i s described ba sed o n TI co mpa

2

ny’

s TM S320L F2407A DSP and by adding certain perip heral circuit s. The p hotoelect ric enco der fo r ms

t he feedback of t he clo sed loop system. Low speed movement and po sitio n co nt rol can be reached t hro ugh

t he digital PID algo rit hm. High p reci sio n can be reached t hro ugh experiment s.

Key words : digital signal p rocesso r ; DC servo moto r ; p hotoelect ric enco der ; PID

1

　系统硬件设计

本伺服系统由核心控制器 2407A 、功率控制

器 、

伺服电机和增量式光电编码器等部分组成 ,如

图 1 所示.

图

1

　系统硬件框图

DSP 事 件 管 理 器 EVA 的 比 较 单 元 输 出

PWM1 脉宽调制信号 ,信号通过光电耦合器后 ,进

入 L M621 ,经过 H 桥电路驱动伺服电机. EVA 的
定时器 1 用作产生 PWM 信号 ,定时器 3 产生采样
频率 ,在每个采样周期内 ,比较寄存器 CM PR 会按
照计算出来的 PID 值不断更新 ,产生的 PWM1 使
电机在既定的时间内达到给定的速度和位置. DSP
的每 个 EV 模 块 都 有 一 个 正 交 编 码 脉 冲 电 路

Q EP ,Q EP 用于连接增量式光电编码器以获得旋

转电机的位置和速率信息.

DSP 产生不同占空比的 PWM 输出 , 主要是

对定时器 1 进行操作 ,设置其工作在连续增/ 减计
数模式 , 产生对称的 PWM 信号 , 它比非对称的

PWM 信号引起的谐波失真更小.