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直流無刷伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-01-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/161222.htm

應(yīng)用
加氫反應(yīng)器超聲檢測(cè)成像系統(tǒng)是一套適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的加氫反應(yīng)器堆焊層剝離超聲檢測(cè)成像系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)加氫反應(yīng)器堆焊層層間剝離的在役半自動(dòng)超聲掃查,檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)、分析與評(píng)判,同時(shí)該系統(tǒng)對(duì)不同直徑的加氫反應(yīng)器有一定的適用性。
加氫反應(yīng)器剝離成像系統(tǒng)的本質(zhì)上是一個(gè)二維的控制平臺(tái),從系統(tǒng)要求的性能指標(biāo)來看,需要滿足如下指標(biāo):
·水平掃查速度可達(dá)6mm/s無級(jí)可調(diào);垂直掃查速度達(dá)300mm/s無級(jí)可調(diào);
·能夠?qū)崿F(xiàn)粗掃查和精密掃查,對(duì)指定的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)精密掃查;
·系統(tǒng)的控制方式分為手動(dòng)/自動(dòng),兩者之間可以切換;
·X軸(水平)和Y軸(垂直)2個(gè)方向上的誤差≤±1mm。
系統(tǒng)硬件
由此選擇了上述,具有體積小,性能高,控制簡(jiǎn)單,價(jià)格低,但是每個(gè)只能控制一個(gè)。若要兩臺(tái)協(xié)同控制,則須通過RS485總線將其連接起來??刂葡到y(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。X向用來控制絲杠的運(yùn)動(dòng):選用EC-max32,無刷70W+減速器為行星輪減速箱(速比為23,型號(hào)為GP 32C)+碼盤(三通道500線)。Y方向電機(jī)用來控制探頭的運(yùn)動(dòng),采用RE-32,有刷80W+減速器為行星輪減速箱,型號(hào)為GP42C(速比為33)+碼盤(三通道500線)。圖5示出硬件連接圖。
系統(tǒng)軟件
控制系統(tǒng)的軟件是基于Vc++和MotionChip的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)設(shè)計(jì)的,軟件主要完成對(duì)探頭位置的運(yùn)動(dòng)控制,如圖6。
用戶操作界面功能有:
·參數(shù)設(shè)置與顯示模塊主要是設(shè)置一些系統(tǒng)參數(shù)(如掃查長(zhǎng)度,探測(cè)寬度)和控制參數(shù)(如速度參數(shù)、加速度參數(shù)等);
·任何時(shí)刻,控制程序都時(shí)刻監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)故障做出相應(yīng)的處理。
軟件部分包括X向運(yùn)動(dòng)和Y向的掃查運(yùn)動(dòng),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理,手動(dòng)控制,故障處理,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示及故障顯示等。操作界面(GUI)給予清晰、簡(jiǎn)單的用戶界面,方便用戶調(diào)試、運(yùn)行,同時(shí)能夠?qū)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/伺服">伺服驅(qū)動(dòng)器傳遞過來的信息顯示出來,便于監(jiān)控。任務(wù)編程模塊將要實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)的規(guī)劃,如X軸向和Y軸向運(yùn)動(dòng)等,包括故障查詢、處理。
運(yùn)行效果
智能驅(qū)動(dòng)器性能的好壞直接決定整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗,為此用一電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試,電機(jī)的電流和位置誤差如圖7(a)、(b)所示,從圖7中可以看出,驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)時(shí)間只有0.12s,位置誤差很小。通過對(duì)通訊速度及上位機(jī)控制命令的測(cè)試顯示,在實(shí)時(shí)性要求不是非常嚴(yán)格的情況下,以RS232串口或者485串口的通訊速率是完全可以滿足系統(tǒng)需求的。
結(jié)語
本文基于一類新穎的專用控制芯片Motionchip,進(jìn)行了伺服控制器設(shè)計(jì)和實(shí)踐研究,并設(shè)計(jì)了一個(gè)功能較為完善的無刷伺服驅(qū)動(dòng)器的原型。將該控制器運(yùn)用到加氫反應(yīng)器超聲檢測(cè)成像系統(tǒng)中對(duì)二維的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制,保證了整個(gè)系統(tǒng)取得良好的性能。Motionchip這種多功能專用的運(yùn)動(dòng)控制芯片不僅簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,而且具有很好的開放性和網(wǎng)絡(luò)性,對(duì)中小型項(xiàng)目是非常理想的設(shè)計(jì)方案。

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