用于繞線機(jī)的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)控制
『摘要1首先介紹了用于繞線機(jī)的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，分析了其工況特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制策略以及實(shí)現(xiàn)方法討論了無(wú)刷電機(jī)的速度閉環(huán)控制和電子剎車問題I最后簡(jiǎn)要報(bào)告了系統(tǒng)的調(diào)試情況
[關(guān)鍵詞]繞線機(jī)；無(wú)刷電機(jī)；數(shù)字信號(hào)控制器；控制策略
目前繞線機(jī)控制系統(tǒng)一般由CNC(Computer—
ized Numei-：ical C0ntr01)繞線機(jī)控制器、感應(yīng)電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)變頻器、步進(jìn)電機(jī)、光柵、機(jī)械剎車器組成．首先，繞線機(jī)要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有快速啟動(dòng)、快速剎車能力，特別在繞線機(jī)停車時(shí)要準(zhǔn)確(即cNc繞線機(jī)控制器設(shè)置繞100圈，電機(jī)轉(zhuǎn)100圈就得停止)，而一般的感應(yīng)電機(jī)變頻器沒有電子剎車的功能，只能依靠外部的電磁剎車，為此要增加電磁剎車器，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，剎車噪音大威本增加．
稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱無(wú)刷電機(jī))是繞線機(jī)控制系統(tǒng)的理想驅(qū)動(dòng)電機(jī)．眾所周知，無(wú)刷電機(jī)具有與有刷直流電動(dòng)機(jī)相媲美的起動(dòng)、調(diào)速和控制性能，即電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)重載(或過載)起動(dòng)和無(wú)級(jí)調(diào)速，特別是它可以根據(jù)無(wú)刷電機(jī)的霍爾信號(hào)比較精確地進(jìn)行繞線機(jī)的位置控制．這樣不僅可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的機(jī)械和電路結(jié)構(gòu)，降低成本，而且還能提升系統(tǒng)的整體性能，使繞線機(jī)更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力．
本文首先介紹了用于繞線機(jī)的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，分析了其工況特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制策略以及實(shí)現(xiàn)方法，討論了無(wú)刷電機(jī)的速度采樣和電子剎車問題，最后簡(jiǎn)要報(bào)告了系統(tǒng)的調(diào)試情況．
1 系統(tǒng)組成及工況
繞線機(jī)的系統(tǒng)組成如圖l所示．該系統(tǒng)由220v交流電源供電，經(jīng)相控整流后變?yōu)?10 v直流電壓給控制器供電，選用310 V(Dc)、400 w、6 000RPM的無(wú)刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，系統(tǒng)由Dsc控制．無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收cNc繞線機(jī)控制器的信號(hào)進(jìn)
行啟動(dòng)停車控制．
DSC是系統(tǒng)的控制核心，其主要作用是：第一，根據(jù)霍爾信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷電機(jī)的換相等控制：第二，根據(jù)cNc繞線機(jī)控制器信號(hào)控制電機(jī)的啟動(dòng)停車．第三，根據(jù)cNc繞線機(jī)控制器給定速度信號(hào)進(jìn)行速度閉環(huán)控制．針對(duì)繞線機(jī)外部信號(hào)處理和無(wú)刷電機(jī)控制的需要，選用MIcROcHIP公司的16位微控制器dsPIC；30F2010作為本系統(tǒng)的控制芯片．
它有28個(gè)I／O口，大部分I／O口都具有25 mA的拉電流和灌電流．3個(gè)通用的16位定時(shí)器，12 KB片內(nèi)閃存空間，具有4個(gè)16位輸入捕捉／比較功能引腳，2個(gè)16位比較／PwM輸出功能引腳和電機(jī)控制PwM模塊．片內(nèi)6路l MsD s轉(zhuǎn)換速率的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器及3個(gè)外部電平中斷源等等．這款Dsc處理繞線機(jī)的外部控制信號(hào)和控制無(wú)刷電機(jī)很合適，在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)不需要接入太多的外部電路，使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單、可靠．
2控制策略
依據(jù)繞線機(jī)的工況特點(diǎn)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其基本控制思想是：首先，根據(jù)cNc繞線機(jī)控制器給出的控制信號(hào)啟動(dòng)停止電機(jī)，繞線機(jī)在繞線時(shí)負(fù)載不是很大，這一點(diǎn)也有利于電機(jī)的快速啟動(dòng)、快速剎車和停車．cNc繞線機(jī)控制器要利用光柵進(jìn)行速度采集，然后根據(jù)控制器上的設(shè)置情況變化給定轉(zhuǎn)速信號(hào)．
系統(tǒng)的控制軟件采用模塊化設(shè)計(jì)．主程序只是對(duì)子程序進(jìn)行調(diào)用，具體功能由子程序執(zhí)行．子程序包括：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度閉環(huán)控制子程序、cNc控制器信號(hào)接收子程序、起動(dòng)子程序、停車子程序、剎車子程序等．控制器開始處于等待狀態(tài)，一旦檢測(cè)到cNc控制器的啟動(dòng)信號(hào)，就會(huì)讓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，當(dāng)檢測(cè)到剎車信號(hào)時(shí)就啟動(dòng)剎車程序，當(dāng)轉(zhuǎn)到控制器設(shè)置的總?cè)?shù)時(shí)，電機(jī)自動(dòng)停車：然后控制器又進(jìn)入等待狀態(tài)．若電機(jī)在起動(dòng)或運(yùn)行過程中發(fā)生堵轉(zhuǎn)，也會(huì)自動(dòng)停車．程序如此不斷循環(huán)．
2．1 cNc控制器信號(hào)的接收
cNc控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有5條信號(hào)線，分別是公共端、剎車、速度調(diào)節(jié)用頻率信號(hào)，啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)切換．這些信號(hào)是cNc控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的傳送，需進(jìn)行光耦隔離 |
