如何對電機進行精確控制？

　　電機作為各種電器和機械的動力源，無論在工業(yè)應用還是個人項目上，幾乎每位工程師和電子愛好者都會接觸，可謂小電機大作用，今天我們就一起聊聊電機運動控制算法。

　　一、DSP與TI

　　為什么提到電機控制很多人首先會聯想到DSP?而談到DSP控制總繞不過TI，首先DSP芯片是一種具有特殊結構的微處理器。該芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，提供特殊的指令，可以用來快速地實現各種數字信號處理算法?；贒SP芯片構成的控制系統事實上是一個單片系統，因此整個控制所需的各種功能都可由DSP芯片來實現。因此，可以減小目標系統的體積，減少外部元件的個數，增加系統的可靠性。優(yōu)點是穩(wěn)定性好、精度高、處理速度快，目前在變頻器、伺服行業(yè)有大量使用。主流的DSP廠家有美國德州儀器(Texas Instruments，TI)、ADI、motorola、杰爾等其他廠商，其中TI的TMS320系列以數字控制和運動控制為主，以價格低廉、簡單易用、功能強大很受歡迎。

　　二、常見的電機控制算法及研究方法

　　1、電機控制按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。按結構和工作原理可劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。不同的電機所采用的驅動方式也是不相同的，這次主要介紹伺服電機，伺服主要靠脈沖來定位，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度，從而實現位移，因此，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發(fā)出對應數量的脈沖，同時又與伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環(huán)，進而很精確的控制電機的轉動，從而實現精確的定位，可以達到0.001mm。伺服電機相比較普通電機優(yōu)勢在于控制精度、低頻扭矩，過載能力，響應速度等方面，所以被廣泛使用于機器人，數控機床，注塑，紡織等行業(yè)，如圖 1。

　　圖 1

　　2、傳統控制平臺只關注電機特性，新的運動控制平臺由電機及加載系統、電機驅動程序調試系統、數據采集和電源系統組成。從電機到驅動構建出完整的硬件軟件實驗環(huán)境，提供全開放式的軟硬件接口，具有豐富的可擴展性教學體驗，全面可靠的保護措施，可做電機識別，堵轉，電機效率測試，電機參數測定，電機T-N曲線測試，電機運動控制及編碼器矢量轉矩，無感矢量速度分析等測試，系統如圖 2。

　　圖 2

　　三、PWM控制及測試結果

　　脈沖寬度調制是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中，脈沖寬度調制是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實現晶體管或MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩(wěn)壓電源輸出的改變，MES-100測試波形如圖 3圖 4。

　　圖 3

　　圖 4