基于定時器和鎖相環(huán)的伺服系統(tǒng)分頻輸出方法應(yīng)用研究

摘要：一些運動控制系統(tǒng)，要求伺服驅(qū)動器能夠輸出正交的脈沖，用于反映電機軸的位置信息。現(xiàn)介紹一種基于定時器和鎖相環(huán)的伺服系統(tǒng)實現(xiàn)可變整數(shù)分頻輸出的方法，即編碼器原始信號經(jīng)運算產(chǎn)生速度信息和位置信息，鎖相環(huán)以一定的響應(yīng)速度跟隨位置信號;由定時器產(chǎn)生一對中心對稱的PWM信號，經(jīng)過移相產(chǎn)生的分頻輸出信號再經(jīng)第二個定時器的正交脈沖接口采樣，形成負反饋閉環(huán)。經(jīng)仿真驗證，該方法可實現(xiàn)產(chǎn)品要求的35～32 767任意整數(shù)分頻。研究成果可為相關(guān)應(yīng)用與研究提供參考。

關(guān)鍵詞：定時器;鎖相環(huán);分頻輸出;伺服系統(tǒng)

中圖分類號：TM921.54? 文獻標(biāo)志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）03-0013-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.03.004

0? ? 引言

運動控制系統(tǒng)為了監(jiān)視或控制機構(gòu)的運行狀態(tài)，常需驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的伺服驅(qū)動器將電機編碼器位置信息分頻后，以正交脈沖的形式實時反饋給上位控制系統(tǒng)。對于脈沖型伺服驅(qū)動器，這是常用的方法;對于總線型伺服驅(qū)動器，雖然可以通過總線接口向上位控制系統(tǒng)反饋位置信息，但應(yīng)用中也存在不足之處：一方面，要求上位控制系統(tǒng)總線接口必須與伺服驅(qū)動器總線接口相同或者兼容，另一方面，總線通信周期相對伺服控制周期來說較長，且存在較大通信抖動，對于全閉環(huán)控制難以獲得理想的性能，所以仍然需要將編碼器數(shù)值分頻后通過正交脈沖接口實時反饋到上位控制器[1]。

分頻輸出采用的硬件平臺，一般基于CPLD或FPGA來實現(xiàn)[2]，這就需要在伺服系統(tǒng)中增加額外的邏輯單元，會增加成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。……