电机运动控制算法的魅力探讨

电机，作为驱动各类电器与机械的动力核心，其身影无处不在，无论是工业领域还是个人创新项目，工程师与电子爱好者们几乎都会与之打交道。电机虽小皖南电机，其作用却不可小觑。今天，让我们共同探讨电机运动控制算法的魅力。

一、DSP与德州仪器（TI）

提及电机控制，人们往往首先想到DSP，而谈及DSP控制，德州仪器（TI）则不可或缺。DSP芯片，一种结构独特的微处理器，其内部采用程序与数据分离的哈佛架构，配备专门的硬件乘法器，并拥有特有指令，能快速实现各类数字信号处理算法。基于DSP芯片构建的控制系统，实际上是一个单片系统，它将控制所需的各种功能集成于一身，从而减小了系统体积，减少了外部元件数量，提升了系统的可靠性。DSP的优势在于其稳定性佳、精度高、处理速度快，在变频器、伺服行业得到了广泛应用。主流DSP厂商包括美国德州仪器（Texas Instruments，TI）、ADI、摩托罗拉（motorola）及杰尔（jer）等，其中TI的TMS320系列以其数字控制和运动控制为主，因其价格低廉、易于使用、功能强大而广受欢迎。

二、电机控制算法与研究方法

1、电机控制按工作电源分类，可分为直流电机和交流电机；按结构和工作原理分类，可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。不同的电机采用不同的驱动方式。皖南电机本次主要介绍伺服电机，伺服电机依靠脉冲进行定位，一个脉冲对应一个脉冲角度，从而实现位移。伺服电机具备发出脉冲的功能，每旋转一个角度，都会发出相应数量的脉冲，形成闭环控制，实现精确定位，精度可达0.001mm。伺服电机在控制精度、低频扭矩、过载能力、响应速度等方面具有优势，广泛应用于机器人、数控机床、注塑、纺织等行业，如图1所示。

图1

2、传统控制平台仅关注电机特性，而新的运动控制平台由电机及加载系统、电机驱动程序调试系统、数据采集和电源系统组成。从电机到驱动，构建完整的硬件软件实验环境，提供全开放式的软硬件接口，具有丰富的可扩展性教学体验，全面可靠的保护措施，可进行电机识别、堵转、电机效率测试、电机参数测定、电机T-N曲线测试、电机运动控制及编码器矢量转矩、无感矢量速度分析等测试，系统如图2所示。皖南电机价格表

图2

三、PWM控制与测试结果

脉冲宽度调制（PWM）是一种利用微处理器数字输出来控制模拟电路的高效技术，广泛应用于测量、通信、功率控制与变换等领域。PWM是一种模拟控制方式，根据载荷变化调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，改变晶体管或MOS管导通时间，从而实现开关稳压电源输出的改变。安徽皖南电机MES-100测试波形如图3、图4所示。

图3

图4