多級(jí)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　本文根據(jù)多級(jí)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于DSP+FPGA 的多交流電機(jī)同步運(yùn)行控制系統(tǒng)，并運(yùn)用PID 控制方法，通過(guò)對(duì)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)電機(jī)實(shí)施速度同步補(bǔ)償，達(dá)到了高精度的同步調(diào)速。在空載條件下進(jìn)行了不同轉(zhuǎn)速的同步運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，收稿日期：2006-02-21 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多交流電機(jī)同步運(yùn)行高精度控制。

　　1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，DSP+FPGA 方式是目前國(guó)際上比較先進(jìn)的方法?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）與專用集成電路相比較，優(yōu)點(diǎn)主要在于有很強(qiáng)的靈活性，其內(nèi)部邏輯功能可以根據(jù)需要在系統(tǒng)上配置，修改和維護(hù)方面非常方便。與FPGA相比，DSP在高精度交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中適合完成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的控制算法。本系統(tǒng)核心運(yùn)算部分采用TMS320VC5402 處理器芯片。TMS320VC5402 芯片是一種適用于電機(jī)控制的DSP芯片，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)PGA同步采集安裝在各個(gè)交流電動(dòng)機(jī)軸上的增量式光電編碼器的

　　編碼信號(hào)，并據(jù)此獲得各軸的轉(zhuǎn)速信號(hào)和位置信號(hào)，該DSP 處理器芯片主要是用來(lái)對(duì)多路FPGA同步采集安裝在各交流電動(dòng)機(jī)軸上的增量式光電編碼器信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)多部交流電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速、位置的設(shè)置要求進(jìn)行相關(guān)的PID控制運(yùn)算。然后，再將控制指令經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后發(fā)送到各交流電機(jī)的變頻器，實(shí)現(xiàn)多部交流電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

　　本系統(tǒng)控制部分采用ALTREA 公司的EP1C6Q240C8的芯片。它是一種主要用于處理時(shí)序邏輯電子電路的高性能芯片。它與單片機(jī)最大的區(qū)別就是在于它的并行性，能夠并行地采集、處理和輸出信號(hào)，這一點(diǎn)為提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度起了很大的作用，是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并行性的關(guān)鍵所在。

　　安裝在各交流電動(dòng)機(jī)軸上的增量式光電編碼器輸出3路脈沖信號(hào)，相差90°的A、B 脈沖信號(hào)用來(lái)判別和檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、位置、轉(zhuǎn)速，Z信號(hào)為每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)脈沖的零位參考信號(hào)［1］。