基于Motionchip的直流無(wú)刷伺服電機運動(dòng)控制系統設計

　　加氫反應器剝離成像系統的控制系統本質(zhì)上是一個(gè)二維的運動(dòng)控制平臺，從系統要求的性能指標來(lái)看，控制系統需要滿(mǎn)足如下指標：

　　·水平掃查速度可達6mm/s無(wú)級可調；垂直掃查速度達300mm/s無(wú)級可調；

　　·能夠實(shí)現粗掃查和精密掃查，對指定的區域實(shí)現精密掃查；

　　·系統的控制方式分為手動(dòng)/自動(dòng)，兩者之間可以切換；

　　·X軸（水平）和Y軸（垂直）2個(gè)方向上的運動(dòng)誤差≤±1mm。

　　系統硬件設計

　　由此選擇了上述設計的運動(dòng)控制系統，具有體積小，性能高，控制簡(jiǎn)單，價(jià)格低，但是每個(gè)只能控制一個(gè)電機。若要兩臺電機協(xié)同控制，則須通過(guò) RS485總線(xiàn)將其連接起來(lái)?？刂葡到y的總體結構如圖4所示。X向電機用來(lái)控制絲杠的運動(dòng)：選用EC-max32，無(wú)刷70W+減速器為行星輪減速箱（速比為23，型號為GP 32C）+碼盤(pán)（三通道500線(xiàn)）。Y方向電機用來(lái)控制探頭的運動(dòng)，采用RE-32，有刷80W+減速器為行星輪減速箱，型號為GP42C（速比為 33）+碼盤(pán)（三通道500線(xiàn)）。圖5示出硬件連接圖。

　　系統軟件設計

　　控制系統的軟件是基于Vc++和MotionChip的動(dòng)態(tài)鏈接庫設計的，軟件主要完成對探頭位置的運動(dòng)控制，如圖6。

　　用戶(hù)操作界面功能有：

　　·參數設置與顯示模塊主要是設置一些系統參數（如掃查長(cháng)度，探測寬度）和控制參數（如速度參數、加速度參數等）；

　　·任何時(shí)刻，控制程序都時(shí)刻監視系統的運行狀況，隨時(shí)對系統故障做出相應的處理。

　　軟件部分包括X向運動(dòng)和Y向的掃查運動(dòng)，數據存儲及處理，手動(dòng)控制，故障處理，運動(dòng)狀態(tài)顯示及故障顯示等。操作界面（GUI）給予清晰、簡(jiǎn)單的用戶(hù)界面，方便用戶(hù)調試、運行，同時(shí)能夠將伺服驅動(dòng)器傳遞過(guò)來(lái)的信息顯示出來(lái)，便于監控。任務(wù)編程模塊將要實(shí)現控制任務(wù)的規劃，如X軸向和Y軸向運動(dòng)等，包括故障查詢(xún)、處理。

　　運行效果

　　智能伺服驅動(dòng)器性能的好壞直接決定整個(gè)系統設計的成敗，為此用一直流電機對驅動(dòng)器進(jìn)行測試，電機的電流和位置誤差如圖7（a）、（b）所示，從圖7中可以看出，驅動(dòng)器的響應時(shí)間只有0.12s，位置誤差很小。通過(guò)對通訊速度及上位機控制命令的測試顯示，在實(shí)時(shí)性要求不是非常嚴格的情況下，以RS232串口或者485串口的通訊速率是完全可以滿(mǎn)足系統需求的。

　　結語(yǔ)

　　本文基于一類(lèi)新穎的專(zhuān)用伺服控制芯片Motionchip，進(jìn)行了伺服控制器設計和實(shí)踐研究，并設計了一個(gè)功能較為完善的直流無(wú)刷伺服驅動(dòng)器的原型。將該控制器運用到加氫反應器超聲檢測成像系統中對二維的運動(dòng)進(jìn)行控制，保證了整個(gè)系統取得良好的性能。Motionchip這種多功能專(zhuān)用的運動(dòng)控制芯片不僅簡(jiǎn)化了整個(gè)系統的設計過(guò)程，而且具有很好的開(kāi)放性和網(wǎng)絡(luò )性，對中小型項目是非常理想的設計方案。