專利名稱：一種高速高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，尤其涉及一種高速高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)的誕生和發(fā)展可以分成以下幾個(gè)階段。從1820年一直到整個(gè)19世紀(jì)末，發(fā) 現(xiàn)了電磁現(xiàn)象以及相關(guān)的各種法則，誕生了交流電機(jī)的原型，并確立了電機(jī)的工業(yè)運(yùn)用。從 20世紀(jì)開(kāi)始一直到1970年代，是電動(dòng)機(jī)的成長(zhǎng)和成熟期，有刷直流電機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步 電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等各種電機(jī)相繼誕生，半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)技術(shù)和電子控制概念引入，帶來(lái)變 頻驅(qū)動(dòng)的實(shí)用化。從1970年代到20世紀(jì)末期，計(jì)算技術(shù)的飛躍發(fā)展為發(fā)展高性能驅(qū)動(dòng)帶來(lái) 了機(jī)會(huì)，隨著設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、測(cè)量、控制、功率半導(dǎo)體、軸承、磁性材料、絕緣材料、制造加工技術(shù) 的不斷進(jìn)步，電動(dòng)機(jī)本體經(jīng)歷了輕量化、小型化、高效化、高力矩輸出、低噪音振動(dòng)、高可靠、 低成本等一系列變革，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)和控制裝置也更加智能化和程序化。進(jìn)入21世紀(jì)，在以 多媒體和互聯(lián)網(wǎng)為特征的信息時(shí)代，電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置繼續(xù)發(fā)揮支撐作用，向節(jié)約資源、環(huán) 境友好、高效節(jié)能運(yùn)行的方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供了一種高速高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器采用更 高精度的編碼器(每轉(zhuǎn)百萬(wàn)脈沖級(jí))，更高采樣精度和數(shù)據(jù)位數(shù)、速度更快的DSP，無(wú)齒槽效 應(yīng)的高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線電機(jī)，以及應(yīng)用自適應(yīng)、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略，不斷將 伺服系統(tǒng)的指標(biāo)提高。 本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括DSP、閉合電流環(huán)、外用電路、A/D 口、驅(qū)動(dòng)器、 I/O 口、智能功率模塊、整流濾波電路、電流采樣電路、編碼器、閉合速度環(huán)，其特征是DSP分 別連接閉合電流環(huán)、外圍電路、A/D 口和驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器分別連接I/O 口和智能功率模塊，智 能功率模塊連接整流濾波電路，A/D 口連接電流采樣電路，外圍電路連接編碼器，編碼器連 接閉合速度環(huán)。 本實(shí)用新型的技術(shù)效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，完成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，包括 力矩、速度和位置等，具有反饋線性化控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制，不依賴數(shù)學(xué)模型 的模糊控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制方法，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，實(shí) 現(xiàn)電機(jī)的準(zhǔn)確換向，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

圖1為本實(shí)用新型的原理圖。 在圖中，1、DSP 2、閉合電流環(huán)3、外用電路4、A/D 口 5、驅(qū)動(dòng)器6、 I/O 口 7、智能功 率模塊8、整流濾波電路9、電流采樣電路10、編碼器11、閉合速度環(huán)具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括DSP1、閉合電流環(huán)2、外用電路3、 A/D 口 4、驅(qū)動(dòng)器5、1/0 口 6、智能功率模塊7、整流濾波電路8、電流采樣電路9、編碼器10、 閉合速度環(huán)ll，其特征是DSP1分別連接閉合電流環(huán)2、外圍電路3、A/D 口 4和驅(qū)動(dòng)器5，驅(qū) 動(dòng)器5分別連接I/O 口 6和智能功率模塊7，智能功率模塊7連接整流濾波電路8， A/D 口 4連接電流采樣電路9，外圍電路3連接編碼器10，編碼器10連接閉合速度環(huán)11 。使用時(shí)， 直流無(wú)刷電機(jī)實(shí)際屬于永磁同步電機(jī)，一般轉(zhuǎn)子為永磁材料，隨定子磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。這種電 機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且由于移去了物理電刷，使得電磁性能可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，從而被廣泛應(yīng)用于 辦公自動(dòng)化、家電等領(lǐng)域。直流無(wú)刷電機(jī)運(yùn)行過(guò)程要進(jìn)行兩種控制， 一種是轉(zhuǎn)速控制，也即 控制提供給定子線圈的電流；另一種是換相控制，在轉(zhuǎn)子到達(dá)指定位置改變定子導(dǎo)通相，實(shí) 現(xiàn)定子磁場(chǎng)改變，這種控制實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了物理電刷的機(jī)制。因此這種電機(jī)需要有位置反饋 機(jī)制，比如霍爾元件、光電碼盤(pán)，或者利用梯形反電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)等。利 用光電編碼器的系統(tǒng)在軟件實(shí)現(xiàn)上更方便。電機(jī)速度控制也是根據(jù)位置反饋信號(hào)，計(jì)算出 轉(zhuǎn)子速度，再利用PI或PID等控制方法，實(shí)時(shí)調(diào)整P麗占空比等來(lái)實(shí)現(xiàn)定子電流調(diào)節(jié)。因 此，控制芯片要進(jìn)行較多的計(jì)算過(guò)程。當(dāng)然也有專門(mén)的直流無(wú)刷電機(jī)控制芯片；但一般來(lái) 說(shuō)，在大多數(shù)應(yīng)用中，除了電機(jī)控制，總還需要做一些其他的控制和通信等事情，所以，選用 帶P麗，同時(shí)又有較強(qiáng)數(shù)學(xué)運(yùn)算功能的芯片也是一種很好的選擇。Motorola的數(shù)字信號(hào)處 理器DSP568xx系列整合了通用數(shù)字信號(hào)處理器快速運(yùn)算功能和單片機(jī)外圍豐富的特點(diǎn)， 使得該系列特別適合于那些要求有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)又要有較多控制功能的應(yīng)用 中，對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)的控制就是這一系列DSP的典型應(yīng)用之一。
權(quán)利要求一種高速高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它包括DSP、閉合電流環(huán)、外用電路、A/D口、驅(qū)動(dòng)器、I/O口、智能功率模塊、整流濾波電路、電流采樣電路、編碼器、閉合速度環(huán)，其特征是DSP分別連接閉合電流環(huán)、外圍電路、A/D口和驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器分別連接I/O口和智能功率模塊，智能功率模塊連接整流濾波電路，A/D口連接電流采樣電路，外圍電路連接編碼器，編碼器連接閉合速度環(huán)。
專利摘要一種高速高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征是DSP分別連接閉合電流環(huán)、外圍電路、A/D口和驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器分別連接I/O口和智能功率模塊，智能功率模塊連接整流濾波電路，A/D口連接電流采樣電路，外圍電路連接編碼器，編碼器連接閉合速度環(huán)。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，完成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，包括力矩、速度和位置等，具有反饋線性化控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制，不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制方法，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的準(zhǔn)確換向，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
文檔編號(hào)H02P6/16GK201479069SQ20092017037
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者徐洪, 朱銘鋯, 羅水華 申請(qǐng)人:南昌利德豐科技有限公司