运动控制第七章.ppt

哈尔滨工业大学（威海）曲延滨 第7章 基于DSP技术的交流伺服运动控制系统 7.1 运动控制系统常用DSP简介 TI公司多年来不断发展，开发了一个庞大的DSP家族－TMS320家族，主要可以分为三大系列： TMS320C2000系列，包括C20x、C24x、C24xx、C28x等，该系列产品主要用于数字控制系统。 TMS320C5000系列，包括C54x、C55x等，该系列主要用于低功耗、便携式的无线终端产品。 TMS320C6000系列，包括C62x、C67x、C64x等，该系列产品主要用于高性能复杂的通讯系统或者其它一些高端应用，如图像处理等。 001 飞思卡尔半导体公司(Freescale Semiconductor，原摩托罗拉半导体部)在DSP领域也有着悠久的历史。 其DSP主要分为三个系列：56F8000系列、56F8300系列、MSC711x系列。 56F8000系列是采用Freescale 56800/E核的数字信号控制器(DSC)系列中最新的针对低成本应用的器件。 56F8300系列是采用Freescale 56800E核的24位定点DSP。该系列DSP同样适用于工业、消费类电子产品和汽车电子产品。 MSC711x系列DSP将Freescale基于StarCore技术的DSP的应用领域扩展到了网络、VoIP和基带应用领域，以及安全、医疗、工业、仪器仪表、图像和多功能机器等常规应用领域。 002 ADI 公司主要分为三种类型： ADSP21xx系列和Blackfin系列、ADSP21xxx系列以及虎鲨TS101。 ADSP21xx系列和Blackfin系列的DSP是定点DSP，数据格式为16为定点数。 ADSP21xxx系列为浮点DSP，数据格式为32位浮点数。 最新推出的虎鲨(TigerSHARC)TS101性能远远超过了前两者。 其中ADSP21xx系列数字信号处理器以ADSP－2171为内核，主要用于调制解调器、PC多媒体播放器、数字蜂窝通讯终端等。 针对电机控制应用领域开发出了专用DSP芯片，主要有ADMCF32x、ADMC330/331、ADMCF340/341和ADMC401等。 003 电机控制常用16位定点DSP芯片内核性能比较 144/LQFP 160/LQFP 144/LQFP 引脚/封装 5V 3.3V 3.3V 供电电压 - 有 有 CAN总线 2K×24 - - ROM/位（程序） - 2K×16 - FLASH/位（引导） - 8K×16 - FLASH/位（数据） - 60K×16 32K×16 FLASH/位（程序） 1K×16 4K×16 RAM/位(数据) 2K×24 2K×16 2.5K×16 RAM/位(程序) 26 80 40 时钟频率/MHz 26 40 40 MIPS 16位定点DSP 16位定点DSP 16位定点DSP 数据 ADMC401 56F807 TMS320LF2407A 性能 004 7.2 基于DSP的伺服系统设计 7.2.1 基于DSP的伺服系统组成 005 7.2.2 伺服系统的基本要求 伺服系统的稳态性能要求： 1、系统静态误差。 2、系统速度误差。 3、系统最大跟踪误差。 4、系统最低平稳跟踪角速度。 5、系统最大跟踪角速度。 6、最大角速度。 7、最大角加速度。 006 伺服系统动态性能要求： 1、系统应该是渐近稳定的，并且应有一定的稳定裕量。 2、在典型信号输入下，系统的时域响应特性要满足规定的要求。 3、系统的频域响应特性，通常用波特图表示出来，有时取最大振荡指标、系统的频带宽度等特征量作为评价指标。 4、系统动态过程中的最大误差、过渡时间等特征量。 5、根据系统内部参数的可能变化范围、被控对象特性的变化范围、系统工作环境条件的变化范围，对系统性能的鲁棒性提出要求。 007 7.2.3 基于DSP的伺服系统的设计步骤 伺服系统的设计主要可以分为以下几个步骤： 1、需求分析 2、系统总体方案设计 3、系统稳态设计 4、建立系统的动态数学模型 5、系统的动态设计与数字仿真 008 7.2.4 伺服系统初步设计 （1）负载分析 （2）检测装置设计与选择 009 7.2.5 基于DSP的伺服系统的接口设计 （1）绝对位置检测接口设计 010 （2）正交编码器接口设计 011 012 （3）ADC接口设计 单端输入模式 013 差分输入模式 01