發(fā)布時間：2020-04-11 02:53

【摘要】： 隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展,伺服驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛,對其性能的要求也越來越高。交流永磁同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)由于其優(yōu)異的性能而在現(xiàn)代運動控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)性能的不斷提高,運動控制系統(tǒng)的控制功能也在不斷完善,性能也不斷提高。交流永磁同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)正在逐步朝著高速、高精、全數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 本文從交流永磁同步伺服驅(qū)動器的實際特點和工程應(yīng)用要求出發(fā),結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)的特殊要求,在基于μC/OS-II嵌入式實時操作系統(tǒng)、DSP處理器、ARM(Advanced RISC Machine,高級精簡指令處理器)處理器和FPGA搭建的平臺上,研究了交流永磁同步伺服驅(qū)動器控制系統(tǒng)軟硬件平臺的實現(xiàn)方法。以往的伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計多采用前后臺型系統(tǒng)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的缺點是:程序模塊間依賴度高、功能擴展困難、協(xié)調(diào)性差;而采用嵌入式實時操作系統(tǒng)可以提高控制系統(tǒng)的實時性,具有軟件結(jié)構(gòu)清晰,易于功能擴展,設(shè)計調(diào)試方便等優(yōu)點。硬件平臺采用高性能、高可靠性和高集成度的處理器來提高控制系統(tǒng)性能,以滿足高速、高精、全數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)化交流永磁同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求。本文的主要研究工作有以下幾個方面: 1.進行了伺服驅(qū)動器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計,提出了DSP+ARM+FPGA的結(jié)構(gòu); 2.采用實時操作系統(tǒng)μC/OS-II,提出了軟件的模塊化設(shè)計思想,并將其移植到DSP處理器上,DSP是本控制系統(tǒng)的核心運算、控制處理器; 3.在ARM上開發(fā)了伺服驅(qū)動器以太網(wǎng)接口和人機交互功能; 4.描述了FPGA實現(xiàn)伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件邏輯電路,完成了ARM和DSP的外圍數(shù)字化接口。
【圖文】：

10圖 2.3 TMS320F2812 處理器結(jié)構(gòu)內(nèi)核和功能框圖根據(jù) DSP 處理器的性能特點，結(jié)合交流永磁同步伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的要求，本研究采用了 TI 公司的 TMS320F2812 芯片作為伺服驅(qū)動系統(tǒng)的核心運算、控制芯片。TMS320F2812 是整個伺服系統(tǒng)的核心，具有高速的運算能力、較高的采樣精度，，外設(shè)配置性能和功能強大，能勝任實時性要求很高的伺服控制任務(wù)。2.1.3 輔助功能處理器的選擇ARM 32 位嵌入式 RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集的計算

12圖 2.4 LPC2214 處理器結(jié)構(gòu)內(nèi)核和功能框圖為了實現(xiàn)伺服系統(tǒng)的快速實時控制，本控制系統(tǒng)在設(shè)計上采用了 ARM+DSP 的雙 CPU 結(jié)構(gòu)，ARM 作為輔助控制器。將控制系統(tǒng)任務(wù)進行了劃分：DSP 完成實時性要求高的伺服控制任務(wù)，ARM 完成實時性要求低的管理任務(wù)，ARM 和 DSP 之間的通訊采用并行數(shù)據(jù)方式，由 FPGA 通過設(shè)計雙口 RAM 來實現(xiàn)。LPC2214 微處理器非常適合作為本控制系統(tǒng)的輔助功能控制器，除完成實時性
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH166

【參考文獻】

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本文編號：2623053