基于STM32的伺服电机控制系统设计
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｓ ｉ ｇｎ ａ ｋ ｉ ｎｄ ｏ ｆ ｓｅ ｒ ｖｏ ｍｏｔ ｏｒ ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｌ ｅ ｒ ． Ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｌ ｅｒ ． ｔ ｈ ｅ ｔ ｈｒ ｅ ｅ ａ ｄｄｒ ｅ ｓ ｓ ｓｉ ｇｎ ａｌ ａｅ ｌ ｉ ｎｋ ｅｄ ｗｉ ｔ ｈ Ｍ ＣＸ３１ ４．
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ＳＴＭ３ ２， ＡＣ ｓ ｅｒ ｖｏ ｍｏ ｔ ｏｒ ， ｓ ｔ ａｂｌ ｅ ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ， ｐｒ ｅｃ ｉ ｓ ｅ ｌ ｙ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏｌ ｏ ｆ ｍｏｔ ｏ ｒ ｓ ｐｅ ｅｄ
现 代 高 速 数 控 控 制 系 统 已越 来 越 多 地 采 用 交 流 伺 服 电 机 作
通 过 ＭＣＵ 中 的 ３位 地 址 信 号 １ ６位 数 据 总 线 和 ＭＣ Ｘ ３ １ ４相 连 ， 信 号 经过 Ａ ＤＵ Ｍ３ ４ ４ ０ 、 光耦 Ｔ Ｌ Ｐ ２ ８ １隔 离 和 差 分 驱 动 芯 片
ＡＭ２ ６ Ｌ Ｓ ３ １ 进 行 信 号通 信 ， 伺服 启 动 信 号 经 ＡＤ ＵＭ ３ ４ ４ ０后 利 用 ＵＬ Ｎ ２ ０ ０ ３作 为 驱 动 芯 片 ， 来使 能 电机 。 通 过 改 变方 向的 驱 动 脉 冲模 式 实现 转 向控 制 ， 并利用 Ｗ５ ５ ０ ０芯 片 的 Ｓ Ｉ Ｐ总 线协 议 完 成 与 上位 机 通 讯 。最 后 将 编 码 反 馈 信 号 显 示 在 液 晶 屏 上 。
《 工 业 控 制 计算 机 ｝ ２ ０ １ ７年 第 ３ ０卷 第 ２期
基于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的伺服电机控制系统设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ Ｔ Ｍ３ ２
ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｂ ｙ ＡＤ ＵＭ３ ４ ４ ０， ｏ ｐ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｔ Ｌ Ｐ ２ ８ １ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ Ａ Ｍ２ ６ Ｌ Ｓ ３ １ ． Ａ ｆ ｔ ｅ ｒ Ａ ＤＵ Ｍ３ ４ ４ ０ ． ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｃ ｈ ｉ ｐ ｏ ｆ ＵＬ Ｎ２ ０ ０ ３ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｉ ｌ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｉ Ｐ ｂ ｕ ｓ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｗ５ ５ ０ ０ ｃ ｈ ｉ ｐ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ．
控 制 器 的 控 制 下 也 能 充分 发挥 。 １ 伺服 电机 控 制 系统 设 计 方 案 主 控 板 以 ＭＣＸ ３ １ ４为 核 心 ，采 用 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ ４ ２ ７ Ｚ ｌ Ｔ ７微 控 制 器 作 为 主控 器 ， ＭＣ Ｘ ３ １ ４的 时 钟 频 率 由外 部 决 定 ， 本 系 统 采 用 了 ＭＣ Ｘ ３ １ ４默 认 的 １ ６ ＭＨ ｚ频 率 作 为 时 钟 信 号 。 选 择 ＭＣ Ｘ ３ １ ４作 为 运动 控 制 芯 片 ， 它是 一 款 能 够 同 时 控制 ４ 个伺 服 马达 的运 动控 制芯 片 ， 以脉 冲形 式输 出 ， 能 对伺 服 马 达 和 步 进 马达 进行 位 置控 制 、 插 补驱 动 、 速度 控 制等 。系 统对 电机 控 制脉 冲 由 ＭＣＸ ３ １ ４产生 ，经 过 差分 输 出驱 动 器 产 生差 分 驱 动输 出 ， 控
此 设 计 可 以 实现 伺服 电机 的 平稳 控 制 和 精 确 调 速 ， 具 有 良好 的 现 实意 义 。 关键 词 ： Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２ ， 交流 伺 服 电机 ， 平稳 控 制 ， 精 确 调 速
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ Ｏ ｆ ｙ ａ ｓ ｋ ａ ｗａ ∑一Ｖ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ． Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ ４ ２ ７ Ｚ Ｉ Ｔ ７ ｃ ｈ ｉ ｐ ｉ ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ —
２ 系统 硬 件 设 计
为主要部件 ， 本 设 计 采 用 的安 川 ∑一Ｖ系 列 新 型 耐 环 境 型伺 服 电 机， 具 有 配 线 可靠 、 防油 、 防尘 、 体 积小 、 驱 动 能 力 强 等 优 点 成 为 了多 种 场 合 的 通 用 驱 动 设 备 ，也 是 学 习 伺 服 电机 控 制 的 良好 对 象。 但 与 其 配 套 的 控 制 器 价 格较 高 ， 并 不适 合 一 般 小 型试 验 的 需 求 。本 文 则 给 出 了一 种 低 成 本 的 控 制 方 案 ， 使其功能 在 ｓ Ｔ Ｍ３ ２
易勇帆 栾 伟 王钦若 汪俊岭 王 磊 （ 广东工业大学自动化学院， 广东 广州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ）
摘要 ： 通 过 对 安 川 ∑一Ｖ 系 列伺 服 电机 工 作 原 理 的 学 习 ， 选择 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ ４ ２ ７ Ｚ Ｉ Ｔ ７芯 片 为 其 设 计 了 一种 伺服 电机 控 制 器 ．
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ＳＴＭ３ ２， ＡＣ ｓ ｅｒ ｖｏ ｍｏ ｔ ｏｒ ， ｓ ｔ ａｂｌ ｅ ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ， ｐｒ ｅｃ ｉ ｓ ｅ ｌ ｙ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏｌ ｏ ｆ ｍｏｔ ｏ ｒ ｓ ｐｅ ｅｄ
现 代 高 速 数 控 控 制 系 统 已越 来 越 多 地 采 用 交 流 伺 服 电 机 作
通 过 ＭＣＵ 中 的 ３位 地 址 信 号 １ ６位 数 据 总 线 和 ＭＣ Ｘ ３ １ ４相 连 ， 信 号 经过 Ａ ＤＵ Ｍ３ ４ ４ ０ 、 光耦 Ｔ Ｌ Ｐ ２ ８ １隔 离 和 差 分 驱 动 芯 片
ＡＭ２ ６ Ｌ Ｓ ３ １ 进 行 信 号通 信 ， 伺服 启 动 信 号 经 ＡＤ ＵＭ ３ ４ ４ ０后 利 用 ＵＬ Ｎ ２ ０ ０ ３作 为 驱 动 芯 片 ， 来使 能 电机 。 通 过 改 变方 向的 驱 动 脉 冲模 式 实现 转 向控 制 ， 并利用 Ｗ５ ５ ０ ０芯 片 的 Ｓ Ｉ Ｐ总 线协 议 完 成 与 上位 机 通 讯 。最 后 将 编 码 反 馈 信 号 显 示 在 液 晶 屏 上 。
《 工 业 控 制 计算 机 ｝ ２ ０ １ ７年 第 ３ ０卷 第 ２期
基于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的伺服电机控制系统设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ Ｔ Ｍ３ ２
ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｂ ｙ ＡＤ ＵＭ３ ４ ４ ０， ｏ ｐ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｔ Ｌ Ｐ ２ ８ １ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ Ａ Ｍ２ ６ Ｌ Ｓ ３ １ ． Ａ ｆ ｔ ｅ ｒ Ａ ＤＵ Ｍ３ ４ ４ ０ ． ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｃ ｈ ｉ ｐ ｏ ｆ ＵＬ Ｎ２ ０ ０ ３ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｉ ｌ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｉ Ｐ ｂ ｕ ｓ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｗ５ ５ ０ ０ ｃ ｈ ｉ ｐ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ．
控 制 器 的 控 制 下 也 能 充分 发挥 。 １ 伺服 电机 控 制 系统 设 计 方 案 主 控 板 以 ＭＣＸ ３ １ ４为 核 心 ，采 用 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ ４ ２ ７ Ｚ ｌ Ｔ ７微 控 制 器 作 为 主控 器 ， ＭＣ Ｘ ３ １ ４的 时 钟 频 率 由外 部 决 定 ， 本 系 统 采 用 了 ＭＣ Ｘ ３ １ ４默 认 的 １ ６ ＭＨ ｚ频 率 作 为 时 钟 信 号 。 选 择 ＭＣ Ｘ ３ １ ４作 为 运动 控 制 芯 片 ， 它是 一 款 能 够 同 时 控制 ４ 个伺 服 马达 的运 动控 制芯 片 ， 以脉 冲形 式输 出 ， 能 对伺 服 马 达 和 步 进 马达 进行 位 置控 制 、 插 补驱 动 、 速度 控 制等 。系 统对 电机 控 制脉 冲 由 ＭＣＸ ３ １ ４产生 ，经 过 差分 输 出驱 动 器 产 生差 分 驱 动输 出 ， 控
此 设 计 可 以 实现 伺服 电机 的 平稳 控 制 和 精 确 调 速 ， 具 有 良好 的 现 实意 义 。 关键 词 ： Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２ ， 交流 伺 服 电机 ， 平稳 控 制 ， 精 确 调 速
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ Ｏ ｆ ｙ ａ ｓ ｋ ａ ｗａ ∑一Ｖ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ． Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ ４ ２ ７ Ｚ Ｉ Ｔ ７ ｃ ｈ ｉ ｐ ｉ ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ —
２ 系统 硬 件 设 计
为主要部件 ， 本 设 计 采 用 的安 川 ∑一Ｖ系 列 新 型 耐 环 境 型伺 服 电 机， 具 有 配 线 可靠 、 防油 、 防尘 、 体 积小 、 驱 动 能 力 强 等 优 点 成 为 了多 种 场 合 的 通 用 驱 动 设 备 ，也 是 学 习 伺 服 电机 控 制 的 良好 对 象。 但 与 其 配 套 的 控 制 器 价 格较 高 ， 并 不适 合 一 般 小 型试 验 的 需 求 。本 文 则 给 出 了一 种 低 成 本 的 控 制 方 案 ， 使其功能 在 ｓ Ｔ Ｍ３ ２
易勇帆 栾 伟 王钦若 汪俊岭 王 磊 （ 广东工业大学自动化学院， 广东 广州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ）
摘要 ： 通 过 对 安 川 ∑一Ｖ 系 列伺 服 电机 工 作 原 理 的 学 习 ， 选择 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ ４ ２ ７ Ｚ Ｉ Ｔ ７芯 片 为 其 设 计 了 一种 伺服 电机 控 制 器 ．