嵌入式网络化交流伺服驱动器控制平台开发

发布时间：2020-04-11 02:53

【摘要】： 随着现代化工业的不断发展,伺服驱动系统的应用日益广泛,对其性能的要求也越来越高。交流永磁同步伺服驱动系统由于其优异的性能而在现代运动控制领域中得到了广泛的应用。随着数字信号处理器(DSP)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)性能的不断提高,运动控制系统的控制功能也在不断完善,性能也不断提高。交流永磁同步伺服驱动系统正在逐步朝着高速、高精、全数字和网络化方向发展。本文从交流永磁同步伺服驱动器的实际特点和工程应用要求出发,结合数控系统的特殊要求,在基于μC/OS-II嵌入式实时操作系统、DSP处理器、ARM(Advanced RISC Machine,高级精简指令处理器)处理器和FPGA搭建的平台上,研究了交流永磁同步伺服驱动器控制系统软硬件平台的实现方法。以往的伺服驱动控制系统软件设计多采用前后台型系统结构,这种结构的缺点是:程序模块间依赖度高、功能扩展困难、协调性差;而采用嵌入式实时操作系统可以提高控制系统的实时性,具有软件结构清晰,易于功能扩展,设计调试方便等优点。硬件平台采用高性能、高可靠性和高集成度的处理器来提高控制系统性能,以满足高速、高精、全数字和网络化交流永磁同步伺服驱动系统的要求。本文的主要研究工作有以下几个方面: 1.进行了伺服驱动器控制系统的硬件设计,提出了DSP+ARM+FPGA的结构; 2.采用实时操作系统μC/OS-II,提出了软件的模块化设计思想,并将其移植到DSP处理器上,DSP是本控制系统的核心运算、控制处理器; 3.在ARM上开发了伺服驱动器以太网接口和人机交互功能; 4.描述了FPGA实现伺服驱动控制系统硬件逻辑电路,完成了ARM和DSP的外围数字化接口。
【图文】：

处理器,内核,伺服驱动控制,核心运算

10图 2.3 TMS320F2812 处理器结构内核和功能框图根据 DSP 处理器的性能特点，结合交流永磁同步伺服驱动控制系统的要求，本研究采用了 TI 公司的 TMS320F2812 芯片作为伺服驱动系统的核心运算、控制芯片。TMS320F2812 是整个伺服系统的核心，具有高速的运算能力、较高的采样精度，，外设配置性能和功能强大，能胜任实时性要求很高的伺服控制任务。2.1.3 辅助功能处理器的选择ARM 32 位嵌入式 RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集的计算

内核,处理器,控制系统,辅助控制器

12图 2.4 LPC2214 处理器结构内核和功能框图为了实现伺服系统的快速实时控制，本控制系统在设计上采用了 ARM+DSP 的双 CPU 结构，ARM 作为辅助控制器。将控制系统任务进行了划分：DSP 完成实时性要求高的伺服控制任务，ARM 完成实时性要求低的管理任务，ARM 和 DSP 之间的通讯采用并行数据方式，由 FPGA 通过设计双口 RAM 来实现。LPC2214 微处理器非常适合作为本控制系统的辅助功能控制器，除完成实时性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH166

【参考文献】