多級電機(jī)同步驅(qū)動系統(tǒng)的特點及其控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　本文根據(jù)多級電機(jī)同步驅(qū)動系統(tǒng)的運動特點，設(shè)計了基于DSP+FPGA 的多交流電機(jī)同步運行控制系統(tǒng)，并運用PID 控制方法，通過對同步驅(qū)動系統(tǒng)中的傳動電機(jī)實施速度同步補(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)速的同步運行實驗，收稿日期：2006-02-21 實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)多交流電機(jī)同步運行高精度控制。

　　1 系統(tǒng)簡介

　　在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，DSP+FPGA 方式是目前國際上比較先進(jìn)的方法?，F(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）與專用集成電路相比較，優(yōu)點主要在于有很強(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)運行時，F(xiàn)PGA同步采集安裝在各個交流電動機(jī)軸上的增量式光電編碼器的

　　編碼信號，并據(jù)此獲得各軸的轉(zhuǎn)速信號和位置信號，該DSP 處理器芯片主要是用來對多路FPGA同步采集安裝在各交流電動機(jī)軸上的增量式光電編碼器信號進(jìn)行處理，對多部交流電機(jī)同步運轉(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，實現(xiàn)多部交流電機(jī)同步運轉(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，這一點為提高整個系統(tǒng)的運行速度起了很大的作用，是本系統(tǒng)實現(xiàn)并行性的關(guān)鍵所在。

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