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采用MSP430F149的步进电机通用控制器
 

读者园地同轴度和圆柱度要求,并保证与导套之间的间隙值按GB1T2854- 90(〈冲模模架技术条件中表2导柱与导套配合后的间隙值进行制造(见)。

  为了便于装拆导柱,在螺母的下面钻三个小孔,以便旋转螺母达到装拆目的。采用上述结构及其加工方法,经过多年的使用证明,在无精密机床的条件下,仍能制造出符合技术条件的模架,并完全能满足Y系列电动机定、转子冲片的质量需要。

  采用MSP430F149的步进电机通用控制器李颖宏,郭栋(北方工业大学,北京imou)1前言步进电机驱动电源仅仅完成功率驱动部分,用户并不能使整个控制系统按预定的、期望的工作状态运行,所以需对驱动电源予以控制,用户需要再次开发。

  鉴于此,设计了基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器,可以满足大多数控制场合下的要求。控制器的主要功能为:可控制多套步进电机驱动系统。

  工作方式灵活,可按设定的曲线运行,或可按外部检测到的控制信号运行;也可按模拟调节测试功能运行。

  2系统设计2.1系统结构本控制器主要实现了多台步进电机在多段曲线上的运行控制。系统结构如所示。

  果使用定时中断来控制电机的速度,加减速控制就是不断改变定时器的初值。速度从Vi~v2变化,如果是线性增加,则按给定的斜率升/降速;如果是突变,则按阶梯升速法处理。在此过程中要处理好两个问题:阶梯升速起动速度转换时间应尽量短。为了缩短速度转换的时间,可以采用建立数据表的方法。结合各曲线段的频率和各段间的阶梯频率便可以建立一个连续的数据表,并通过转换程序将其转换为定时初值表。通过在不同的阶段调用相应的定时初值,控制电机的运行。定时初值的计算是在定时中断外实现的,并不占用中断时间,保证电机的高速运行。

  保证控制速度的精确性。要从一个速度准确达到另外一个速度,就要建立一个校验机制,以防超过或未达到所需速度。

  2.4步进电机的换向问题LFDis状态显示系统结构框。2微处理器的选择本设计选用了TI公司的MSP系列单片机MSP430F149,目的是应用其丰富的接口资源和强大的定时器功能,MSP430F149的性能特点可有关资料。

  2.3步进电机起动及加/减速控制方案步进电动机的最高起动频率(突跳频率)一般为0. 4kHz,而最高运行频率则可以达到Nx102kHz.以超过最高起动频率的频率直接起动,将出现“失步”现象,甚至无法起动。较为理想的起动曲线,应是按指数规律起动。但实际应用时对起动段的处理可采用按直线拟合的方法,即阶梯升速法。可按两种情况处理:①已知突跳频率则按突跳频率分段起动,分段数n=///q;②未知突跳频率,则按段拟合至给定的起动频率,每段频率的递增量(后称阶梯频率)A/=// 8,即采用8段拟合。在运行控制过程中,将起始的速度(频率)分为n分作为阶梯频率,采用阶梯升速法将速度连续升到所需要的速度,然后锁定,按预置的曲线运行,如所示。

  用单片机实现步进电机的加/减速控制,实际上就是控制发脉冲的频率。升速时,使脉冲频率增高,减速时则相反。如步进电机换向时,一定要在电机降速停止或降到突跳频率范围之内再换向,以免产生较大的冲击而损坏电机。换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP脉冲结束后以及下一个方向的第一个CP脉冲前发出,如所示。对于CP脉冲的设计主要要求其有一定的脉冲宽度(一般不小于5)、脉冲序列的均匀度及高低电平方式。

  升速三个过程。

  2.5速度与定时器初值的转换本系统的速度控制是依靠定时产生CP脉冲来完成的,设定的速度与产生CP脉冲的定时器初值间存在一定关系。MSP430F149定时器的工作方式有多种,本设计定时器工作在连续方式下。在连续模式下,定时器从它的当前值开始计数,当计到0FFFFH后又从“0开始重新计数。定时器的当前值和比较寄存器CCRx相比较,如相等则产生中断,并在该中断服务程序中可以将下一个事件发生的时间加到比较寄存器CCRx上,如所示,这样便会得到连续的定时时间间隔,并在每一个定时间隔到来产生中断请求。

  连续模式的定时间隔输出定时初值=所需定时值/计数周期读者园地对于步进电机,其速度值常以频率形式给定,诸如运行在20kHz下,因此上式可转换为:定时初值=计数频率/速度值(其中计数频率为系统时钟频率)。

  3结束语该控制器可以实现步进电机在多段设定曲线下的运行控制,具有硬件简单、体积小,可靠性高的特点,在电线生产线上的排线控制方面应用,取得了令人满意的效果。

  一种无人机伺服舵机的设计雷金奎,崔景武(西北工业大学,陕西西安710072)1硬件组成舵机是无人机飞行控制系统的重要组成部分,也是飞机的执行机构,飞机的各种运动都要靠舵机带动舵面偏转来实现。舵机实际为一位置伺服系统,根据技术指标要求,我们在舵机设计中采用了非线性最大速度控制技术和PWM技术。

  其原理如所示。舵机主要由伺服放大器、PWM功率模块、直流伺服电机及测速发电机组、谐波减速器、位置反馈电位器、输出摇臂等部分组成。

  伺服舵机原理框电磁兼容和可靠性设计舵机是机电一体化部件,在有限的体积内集成了电机、减速器、电子元器件、PWM大功率驱动模块、印制板、机械壳体等零部件,因此其长时间稳定工作时的电磁兼容性和可靠性是工程设计中至关重要的问题。

  2.1电磁兼容性设计舵机中的电磁干扰,首先来源于PWM系统,因其工作在较高频率的开关状态,快速导通和关断引起电路的暂态过程,产生较高的diMt和duMt;其次电机的换向火花会产生电磁干扰;第三,电子线路的地线回路电流也会引起级间耦合。

  舵机在电磁兼容设计中采取了如下措施:电机加屏蔽罩,电机两端跨接RC抑制网络。

  合理的进行接地设计。将部件内数字地与模拟地分开,功率地和其它地分开,地线单独设计并使用较多的接地线,以减少或消除各模块间存在的地线电位差。

  采取多种形式的整形与滤波技术。如施密特整形,穿心电容滤波、有源滤波器等,对来自电源和其它信号线的干扰信号进行抑制,提高系统抗干扰能力。

  2.2可靠性设计舵机设计和试制中,采取了如下可靠性措施:元器件筛选老化及降额使用,并完善环境应力。速度限制滤波器为一非线性系统。经仿真分析,它对阶跃小幅值信号输入影响不大,对阶跃大幅值信号有低通滤波作用。

  速度限制滤波器等效方框舵机频带分析由电机性能参数,经过计算求得电机的一阶传递函数为:舵机的频带一般定义在小输入信号下(内),因此速度限制滤波器引起幅值衰减和相位滞后可忽略不计。

  在略去速度限制器后,舵机的等效方框图如所示。图中Kf为前向通道放大器和减速器的增益;K(。为测速反馈通道系数;Kw为位置反馈通道系数。经过数字仿真、实物调试与测

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