多功能电机控制器使用说明书.docx
- 文档编号:18334834
- 上传时间:2023-08-15
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:457.70KB
多功能电机控制器使用说明书.docx
《多功能电机控制器使用说明书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多功能电机控制器使用说明书.docx(14页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
多功能电机控制器使用说明书
多功能电机控制器使用说明书
主要技术参数
1.输入电压:
直流18-60V
2.最大输出电流:
10A
3.最大峰值输出电流:
20A
4.限位输入形式:
霍尔开关限位滑动变阻器限位
5.开关量输入输出接口电平:
5VTTL
6.开关量输入输出接口数量:
8个
7.编码器输入接口种类:
相位相差90度的双路方波信号
8.编码器输入接口电平:
兼容3.3V,5VTTL电平
9.电机驱动PWM频率:
1K-72K可调
10.通信接口形式:
CAN总线RS232总线
系统硬件构造
核心控制电路硬件构造
USB和以太网由于空间现在本系统中功能被屏蔽。
USB接口可以实现系统的在线更新和维护。
基于实时以太网的高速控制器为伺服电机控制器开展的趋势〔西门子和法兰克的数控系统都采用这种方式〕,对于分散式控制系统,这种控制方式可以省略掉入XX控制系统中购置多串口卡的本钱;并且,由于网络变压器的隔离特性,即使下层电路在未来的设计中不采用隔离设计,整个系统对于工业控制计算机仍然是隔离的,实用此种方法可以提高系统的稳定性,降低整个系统的本钱,并实现控制系统固件库的在线远程更新。
以上两种功能可以在新的电路板设计中增加。
系统的多功能输入输出构造中预留绝对式磁栅编码器的接口单元。
启动模式
根据使用说明书
在系统的默认条件下,从主储存器启动,即BOOT0引脚位低,这种情况适合系统通过仿真器调试时使用。
这种启动模式也是默认值。
即在电路板中左部的BOOT0和BOOT1不连接任何短路冒。
这样设计的目的是要早工业应用场合防止使用短路冒造成系统在震开工况下不稳定的情况。
如图1.1所示。
图1.1从主FLASH启动的默认设置
如果系统需要有在线更新功能,本主控板可以通过USART2,USBOTGFS对系统进展更新。
这时,要将系统的启动模式设置为系统储存器启动,即BOOT0短路冒连接。
这方面的具体信息参考ST公司的“STM32F105xxandSTM32F107xxsystemmemorybootmode〞。
具体设置如表1.1所示
表1.1系统启动设置
启动模式
跳线设置
主闪存启动
BOOT0,BOOT1不连接任何短路冒
系统储存器启动
BOOT0短路冒连接
SRAM启动
BOOT0,BOOT1使用短路冒短接
系统复位
系统的NRST引脚〔14脚〕在低电平作用下复位整个系统,同时在EX2外部扩展引脚上的4脚可以输出RESET的复位信号、同时也可使系统在休眠的状态下被唤醒。
同时RESET同JTAG的15脚相连;还同网络芯片88348的29脚相连。
硬件连接图如图2.1所示
图2.1复位电路的连接
系统时钟
对于STM32F107来说,系统有两个时钟输入,一个是高速时钟输入,另一个是低速时钟输入。
考虑到大多数系统的需求,系统板只给出了高速时钟输入的时钟入口。
时钟频率位25Mhz。
如果需要低速时钟可以使用EX2外部扩展引脚的5,6脚。
时钟频率位32.768Khz。
同时系统的67脚即PA8还可以向88348网络芯片提供50Mhz的时钟信号用于RMII通信。
对于网络通信和USB接口使用stm32f107工控板提供了如图3.1所示的以下解决方案。
图3.1以太网和USB的时钟电路解决方案。
JTAG
通过如下方式连接JTAG。
如图4.1所示。
图4.1JTAG连接示意图
电源供电局部
系统使用5V电源供电,同时,再不焊接LM1117供电芯片的情况下也可以使用引出排针的3.3V进展供电。
所有的电源供电以及排针的引出在电路板上已经清晰的说明四个定位孔同GND相连,当使用铜柱同底层扩展板连接时,可扩大地线的范围;当需要连接柱带电时,可以用塑料柱连接。
推荐铜柱和塑料柱的高度位10mm.
系统可由USB接口供电,无论USB口的控制信号PC9为何种状态时,系统都可以通过USB为系统供电。
但是当PC9为高电平或者高阻状态时电流只可以由外部USB口向系统,而当PC9为低电平时,电流既可以从外部流入,也可从板子流出。
所以,在系统使用其他供电形式并与计算机USB口相连接的情况下,要将PC9置为高阻态。
当系统只使用USB口供电时PC9为何种状态都可以。
如果系统需要使用外部时钟,比方在断电的时候也保存局部存放期的内容,就需要将外部扩展口EX2的8脚BAT引出同一块电池相连。
CAN总线局部
CAN总线使用TI的CAN总线驱动芯片SN65HVD230。
这种芯片可以工作于三总模式:
高速模式用于大多数工业场合;低功耗模式可以省电;斜率模式可以降低EMI。
本系统只采用高速模式。
高速模式的选择需要将RS〔pin8〕拉低。
在某些多机通信的场合,可能不需要120Ω的负载电阻,这时,需要将位于电路板左上角标记有120字样旁边的电阻焊下来。
信号通过stm32f107的CAN1与这个驱动芯片相连,对于本电路板无需REMAP。
连接引脚如表6.1所示。
表6.1CAN总线连接表
引脚
管脚名
功能名
驱动芯片连接收脚
驱动芯片管脚功能
81
PD0
CAN1_RX
4
Receiveroutput
82
PD1
CAN1_TX
1
Driverinput
串口通信局部
串口通信局部使用max3232作为电平转换芯片其连接如图7.1所示。
表7.1RS232局部连接表
引脚
管脚名
功能名〔remap〕
驱动芯片连接收脚
驱动芯片管脚功能
84
PD3
USART2_CTS
9
ROUT2
85
PD4
USART2_RTS
10
DIN2
86
PD5
USART2_TX
11
DIN1
87
PD6
USART2_RX
12
ROUT1
伺服软件系统构造
Micrium发布的嵌入式实时操作系统uC/OS-III,它的特性如下:
抢先式多任务处理,无数目限制的任务及优先级,时间片轮番调度法允许多任务具有一样的优先级。
抢先式多任务处理内核 uC/OS-III总是先运行已就绪的最重要的任务。
uC/OS-III可以支持不限数目的任务,并允许被监视的任务在运行时增加其栈的大小。
uC/OS-III同时支持不限数目的任务优先级。
时间片论调度 uC/OS-III允许多个任务运行在同一个优先级上,每个任务都拥有一个用户指定的运行时间周期。
每个任务都可以被指定其自己的时间量,并且当不需要其全部的时间量的时候,任务可以放弃其拥有的时间片。
uC/OS-III同时支持不限数目的内核事件,如任务、信号量、互斥体、事件标志、消息队列、计时器和内存分配等。
uC/OS-III通常在运行时是可配置的。
几乎为零的中断制止时间
uC/OS-III拥有大量的内部数据构造体和变量需要被访问。
对这些关键区域的保护是通过锁定调度程序而不是关中断来实现的。
中断几乎只被制止了零时钟周期,这保证了实时操作系统可以对那些最快的中断做出响应。
综上所述,相对于uC/OS-II,uC/OS-III对提高伺服系统的相应速度与可扩展性有重大的意义。
PID算法设计思路
PID滤波器
Clampingcircuit
PID滤波器C语言代码
doublertwdemo_rtwecintro_step(real_Trtb_IntegralGain)
{
/*localblocki/ovariables*/
real_Trtb_PulseGeneratorB;
doublePWM_Set;
{
real_Trtb_Sum;
real_Trtb_Saturation;
real_Trtb_FilterCoefficient;
/*DiscreteIntegrator:
'
if((rtb_PulseGeneratorB>0.0)&&
(rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_PrevResetState<=0)){
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_DSTATE=127.0;
}
/*DiscreteIntegrator:
'
if((rtb_PulseGeneratorB>0.0)&&
(rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_PrevResetState<=0)){
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_DSTATE=0.0;
}
/*Gain:
'
*Gain:
'
*Sum:
'
*/
rtb_FilterCoefficient=(0.0005*rtb_IntegralGain-
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_DSTATE)*100.0;
/*Sum:
'
*Gain:
'
*/
rtb_Sum=(0.15*rtb_IntegralGain+rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_DSTATE)+rtb_FilterCoefficient;
/*Saturate:
'
rtb_Saturation=rt_SATURATE(rtb_Sum,6.0,250.0);
/*Outport:
'
rtwdemo_rtwecintro_Y.Output=rtb_Saturation;
/*Gain:
'
rtb_IntegralGain*=0.2;
if((rtb_Sum!
=rtb_Saturation)&&(rt_SIGNd(rtb_Sum)==rt_SIGNd
(rtb_IntegralGain))){
rtb_IntegralGain=0.0;
}
/*UpdateforDiscreteIntegrator:
'
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_DSTATE=0.005*rtb_IntegralGain+
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_DSTATE;
if(rtb_PulseGeneratorB>0.0){
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_PrevResetState=1;
}elseif(rtb_PulseGeneratorB<0.0){
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_PrevResetState=-1;
}else{
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_PrevResetState=0;
}
/*UpdateforDiscreteIntegrator:
'
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_DSTATE=0.005*rtb_FilterCoefficient+
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_DSTATE;
if(rtb_PulseGeneratorB>0.0){
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_PrevResetState=1;
}elseif(rtb_PulseGeneratorB<0.0){
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_PrevResetState=-1;
}else{
rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_PrevResetState=0;
}
}
PWM_Set=rtwdemo_rtwecintro_Y.Output;
returnPWM_Set;
}
系统通信局部软件设计
使用快速原型系统调试系统的根本思路
系统构造图
宿主机
1.宿主机可以为任何x86构造的笔记本电脑、PC机或工控机;
2.宿主机运行WindowXP、WindowVista、Window7操作系统;
3.宿主机安装Matlab2021a,以及Simulink/RTW/xPCTarget模块。
目标机
1.目标机为我研究所自制的实时仿真系统;
2.目标机与宿主机通过Ethernet〔以太网〕相连。
电机驱动器
1.电机驱动器为我研究所自制的基于DSP的直流电机伺服驱动器。
2.目标机与电机驱动器通过RS232接口相连。
直流伺服电机及执行机构
1.执行机构为贵公司设计并生产的原型机。
测试与传感单元
1.测试与传感单元包括增量式光电编码器
2.电桥式力传感器
电机驱动器程序编写思路
对于这套测试系统,电机驱动器的功能就是将目标机输出的位置信号转换为功率信号。
使用如下的思路编写。
驱动器外壳加工问题
壳体尺寸:
32*195*155mm,其中深是155mm也就是这个尺寸可以变,价格每套44元。
另外,从这个图中可以看出外表是带槽的,所以不能在外表刻上电机的说明书,但是其他的麻面的很难找到这么大的。
这个壳体内部的深度对于驱动器的高度比拟适宜。
这个是尺寸,我们可以看到根本可以吧电路板装进去。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 多功能 电机 控制器 使用 说明书