DSP（Digital Signal Processor）是一種非常獨(dú)特的數(shù)字信號(hào)微處理器，顧名思義，DSP是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理工作中的大量信息的電子器件。其工作原理是接收傳來(lái)的模擬信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)的修改、刪除、強(qiáng)化，在其他的系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。

一、 交流伺服電機(jī)的控制原理

1、 伺服控制

目前，理論界關(guān)于伺服控制概念的提法很多，但是，這些提法都同意伺服控制是指對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的有效控制，即對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的速度、位置、加速度進(jìn)行控制。這種控制正在變得隨處可見(jiàn)和越來(lái)越普遍。

2、 伺服組件

伺服組件是由伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械減速或這耦合機(jī)構(gòu)、伺服控制器以及傳感器等部件組成的一體化的有機(jī)伺服機(jī)構(gòu)。

3、 交流電機(jī)的伺服控制

交流伺服電機(jī)的主體是由內(nèi)部的永磁體轉(zhuǎn)子、驅(qū)動(dòng)控制器以及U/V/W三相電形成的電磁場(chǎng)構(gòu)成。電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)交流伺服電機(jī)自帶的編碼器會(huì)反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)器則根據(jù)反饋值與編碼的目標(biāo)值進(jìn)行比較，以調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度?？梢哉f(shuō)交流伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度。更高級(jí)的交流伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)也更加精確和復(fù)雜，往往會(huì)包涵包括驅(qū)動(dòng)器在內(nèi)的多層微機(jī)控制。

二、 交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本文討論的交流伺服電機(jī)模型采用了三級(jí)中央處理器進(jìn)行控制。三級(jí)的中央處

理器控制具體包括：（1）第一級(jí)中央處理器，這一層是通過(guò)交流驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)交流伺服電機(jī)的U/V/W三相電路閉環(huán)數(shù)字控制，這也是基礎(chǔ)層的控制；（2）第二級(jí)中央處理器，這一層是通過(guò)D SP來(lái)完成交流伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制算法實(shí)現(xiàn)以及控制量的給定，這也是本文討論的核心；（3）第三層中央處理器，這一層是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)管理整個(gè)系統(tǒng)，并且進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和軌跡的規(guī)劃。詳情見(jiàn)圖1。

三、 雙?？刂?a target="_blank">算法

模糊PD結(jié)合單神經(jīng)元自適應(yīng)PID的雙模控制算法相較于一般的控制算法具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。首先，模糊P D有較強(qiáng)的魯棒性，在運(yùn)動(dòng)控制的適用中的表現(xiàn)優(yōu)于其他的控制方式。一般的，為了能夠確保交流伺服電機(jī)的控制實(shí)時(shí)性，都會(huì)先將連續(xù)的控制器輸入量進(jìn)行離散化，而在線控制時(shí)則通過(guò)系統(tǒng)查表的方式得出需要的控制量，在這個(gè)過(guò)程中使用模糊控制會(huì)對(duì)控制精度帶來(lái)消極的影響。而單神經(jīng)元控制則能控制精度，但是在輸入量變化范圍較大的時(shí)候，調(diào)整的速度會(huì)變慢。因此，結(jié)合兩種控制算法的優(yōu)點(diǎn)的雙?？刂扑惴ň哂泻軓?qiáng)的適用優(yōu)勢(shì)。

為了將模糊P D與單神經(jīng)元合理的結(jié)合起來(lái)，

四、 FCMAC控制算法在交流伺服電機(jī)控

制中的運(yùn)用小腦模型關(guān)節(jié)控制器（C M C A），是由J.S.Albus于1975年提出的。CMCA是一種典型的局部逼近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是對(duì)人類(lèi)小腦活動(dòng)的一種模擬，由于CMCA具有線性結(jié)構(gòu)以及算法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍非常廣泛。本文

提到的FCMCA就是其中的一種，F(xiàn)CMCA，即模糊小腦模型關(guān)節(jié)控制器，它與BP網(wǎng)絡(luò)之類(lèi)的全局逼近算法相比，學(xué)習(xí)的速度更快，也更適合于在線學(xué)習(xí)，到目前為止，已經(jīng)成功的用于許多領(lǐng)域。

伺服系統(tǒng)向著全數(shù)字化的方向發(fā)展，而高性能DSP器件的出現(xiàn)為其奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從國(guó)內(nèi)外最新的發(fā)展情況來(lái)看，國(guó)外很多公司都已推出了基于D SP的成型的全數(shù)字交流伺服產(chǎn)品，象國(guó)內(nèi)引進(jìn)較多的日本松下、安川等交流伺服系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)的控制界也己掀起了利用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)交流伺服系統(tǒng)的熱潮。另外，采用高性能控制策略的控制系統(tǒng)具有很好自適應(yīng)能力和抗干擾能力，能夠在參數(shù)時(shí)變及干擾等惡劣的工況下保證系統(tǒng)良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能?？朔嘶诔Ｒ?guī)控制理論設(shè)計(jì)的電機(jī)控制系統(tǒng)存在的缺陷和不足。本文的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一種基于DSP和CAN總線技術(shù)的高性能全數(shù)字化伺服系統(tǒng)。采用電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制方式對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度和位置控制。

審核編輯：郭婷