基于单片机的伺服电机控制系统

基于DSP的多伺服电机同步驱动系统设计

目录

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第一章绪论 (2)

1.1课题研究的目的和意义 (2)

1.2国内现状与发展趋势 (2)

1.3伺服电机发展历史 (3)

2.2伺服电机工作理 (4)

第二章伺服电机控制硬件设计 (5)

2. 1 AT89C51单片机硬件结构 (5)

2.2钟电路设计 (8)

2.3复位电路设计 (8)

2.4显示电路设计 (8)

2.5按键电路设计 (11)

2.6控制伺服电机电路设计 (12)

第三章系统软件设计 (14)

3.1总体设计思想 (14)

3.2主程序设计 (15)

程序清单 (16)

参考文献 (18)

半个世纪来，直流伺服控制系统己经在精密数控机床、加工中心、机器人等领域得到了广泛的应用。随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展，使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。

本文介绍了微机直流伺服系统的硬件、软件设计方案。硬件设计主要包括：总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。软件编制采用模块化的设计方式，主要包括主程序设计及数字控制算法程序的设计。

通过系统的整体设计，完成了系统的基本要求，系统可以稳定的运行。

关键词：伺服系统单片机

Abstract

For a half of century, the DC servo control system has been widely used in t he NC machine tool, machining center, and robot. , etc. With the technical dev elopment of servo motor, electronices power and computer control, the servo co ntrol system is making towards digitized and modular design.

This paper introduces the hardware, software design plan of DC servo contr ol system on microcomputer. The hardware designed includes mainly: the total p roject design, single-chip computer application system design, drive circuit d esign and measure circuit design. The software a dots modular design, includes p rimarily the main procedure design and increases the design of the deal type a rithmetic figure PID calculation way procedure.

Through the integral design of the system, the completion of the basic req uirements of the system, the system can stable operation

Keywords: servo system microcontroller

第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

近年来随着物流仓储设备的快速发展，有很多物流仓储设备都选用多功能工业门

机作为大宗货物进出仓库的阀门。工业门机具有快速、全自动、安全、可靠、多功能

等多种优点，可以高效便捷的使货物进出仓库，保证仓库内的环境清洁和安全，成为

先进物流仓储设备的重要组成部分。伺服驱动控制系统是80年代国际上崛起的高性能

产品，具有良好的控制性能和较高的动态品质，并以调速范围广、稳速精度高、动态

响应性能好、使用简便等优越性能，迅速成为伺服系统发展的必然趋势.因此研究具有

必要性。

伺服系统也称为随动系统，属于自动控制系统的一种，它是用来控制被控对象的转角或位移，使其能自动的、连续的、精确地复现输入指令的变化规律，它通常具有负反馈的闭环控制系统，有的场合也可以用开环控制系统来实现其功能，伺服系统在电机设备中具有很重要的地位,高性能的伺服系统可以提供灵活、方便、准确、快速的驱动。

位置伺服系统广泛应用于国民经济的各个工业部门，例如机床加工行业、冶金加工、机器人或机械手的控制、火炮群跟踪雷达和陀螺仪惯性导航系统等，都涉及到了

位置定位和轨迹跟踪，因此位置伺服技术的高低，将直接影响我们国家的工业技术的

发展水平。

位置伺服系统是通过控制器来实现自动控制理论的各种控制算法，通过执行机构

电力电子功率变换装置实现对电机的控制，来达到位置伺服的目的。其中控制器可以

说是整个系统的心脏，其设计的好坏直接影响整个系统的性能。有些伺服系统的控制

器主要由模拟控制器来实现的，但对于那些较复杂控制算法，单靠硬件电路来实现系

统控制相对比较困难。随着微电子技术的迅猛发展，研发出各种高性能数字信号处理器，其运算能力强而且具有丰富的外部接口。将数字信号处理器应用在位置伺服系统，

构成数字位置伺服系统，该系统就可以通过软件编程的方式完成各种简单或复杂的传

动控制算法，通过外部接口实现与电力电子功率变换装置的连接，最终实现对电机的

控制，这样既可以提高系统的灵活性的也可以减小系统的体积。

1.2国内现状与发展趋势

我国在20世纪80年代初期通过引进、消化、吸收国外先进技术，又在国家“七五”、“八五”、“九五”期间对伺服驱动技术进行重大科技项目攻关取得了很大成果。但

由于产品可靠性等方面的原因，制约着我国数控机床的配套及应用，从而影响我国装

备制造业的发展。一些机床厂家也不得不选用国外的伺服系统，使得国产数控机床在

价格、交货期、可靠性等方面均不占优势，更无心力开发市场需求的新品种，从而失

去巨大的市场份额。从公开的统计资料来看，CNC系统中75%以上的故障出自伺服部分。

然而，近年来在国家不断组织科技攻关的同时, 一些民营高科技公司也为发展我国伺服

驱动技术注入了新的活力。