基于32位DSP及電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　隨著32位DSP的普及，32位處理器已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的微處理器相比速度更快、性能更強(qiáng)、資源豐富，更符合發(fā)展的腳步。TMS320F28027是一款32位的DSP，具有運(yùn)算速度快、穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)。本文利用TMS320F28027控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，從而使物體在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物體在平面內(nèi)可以任意地畫(huà)指定的曲線和圓等。圖1為懸掛系統(tǒng)的模型。

　　1系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)

　　圖2為懸掛系統(tǒng)控制框圖，以TMS320F28027為控制芯片，利用L298N驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)采用42HS4813A4，其額定電流為1.3A，步距角為1.8°，利用LCD-12864液晶顯示被控制物的實(shí)時(shí)坐標(biāo)?？刂?個(gè)步進(jìn)電機(jī)正向、反向轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)達(dá)到物體在平面內(nèi)任意運(yùn)動(dòng)的效果。

　　圖1懸掛系統(tǒng)的模型

　　圖2懸掛系統(tǒng)控制框圖

　　2硬件電路設(shè)計(jì)

　　2.1 L298N

　　L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。圖3為L(zhǎng)298N模塊的電路原理圖。該芯片的主要特點(diǎn)是：工作電壓高，其最高工作電壓可達(dá)46V;輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A;內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器。利用2個(gè)L298N來(lái)分別控制2個(gè)步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的額定電流為1.3A，同時(shí)通2相時(shí)，電流為2.6A，L298N可以達(dá)到42HS4813A4步進(jìn)電機(jī)的電流要求。

　　圖3 L298N模塊電路原理圖

　　2.2絕對(duì)式編碼器

　　絕對(duì)式編碼器的精度必須要高于步進(jìn)電機(jī)的精度，所以這里采用的是10位絕對(duì)式編碼器。選用的型號(hào)是Mini1024J，精度為10位，優(yōu)點(diǎn)在于采用無(wú)接觸霍爾檢測(cè)技術(shù)，傳感器運(yùn)行不受灰塵或其他雜物影響，很好克服了基于光學(xué)檢測(cè)原理的缺點(diǎn)。

　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　3.1幾何關(guān)系1：從任意點(diǎn)移動(dòng)到任意點(diǎn)算法

　　坐標(biāo)示意圖如圖4所示，有如下的邊長(zhǎng)和角度關(guān)系：

　　圖4坐標(biāo)示意圖

　　3.2幾何關(guān)系2：當(dāng)前位置坐標(biāo)顯示算法

　　如圖5所示，存在以下的角度和邊長(zhǎng)關(guān)系：

　　控制代碼如下：

　　圖5坐標(biāo)示意圖