資料介紹
一種更簡(jiǎn)便的高性能電流環(huán)控制設(shè)計(jì)方法
電流環(huán)控制在過(guò)程控制系統(tǒng)和自動(dòng)化制造設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用。為了滿足對(duì)高性能伺服系統(tǒng)的需求,制造商需要在基于高速FPGA和昂貴的信號(hào)鏈的復(fù)雜設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)更快的電流環(huán)控制解決方案。
然而,本文將展示,使用來(lái)自德克薩斯儀器的真實(shí)世界的解決方案,微控制器硬件和軟件能力的最新進(jìn)展使得在不犧牲性能的情況下降低執(zhí)行成本成為可能。
控制回路操作
在許多控制系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)者依靠比例積分(PI)控制回路來(lái)管理當(dāng)前或其他性能特性。原則上,這些控制器很簡(jiǎn)單。它們使用期望的和被測(cè)量的性能之間的誤差來(lái)生成基于兩個(gè)錯(cuò)誤處理路徑的輸出的校正信號(hào)(圖1)。比例(p)路徑將增益應(yīng)用于錯(cuò)誤;積分(i)路徑集成錯(cuò)誤并放大結(jié)果。
Figure 1: A proportional-integral (PI) control loop generates a correction signal that combines the integrated measured signal error output with a path that applies a simple proportional gain to the error signal. (Image source: Texas Instruments)
Unlike simpler control applications, servo motor designs depend on three interdependent performance characteristics: position, speed, and current. To change position of the motor rotor, its velocity needs to change. In turn, to change its velocity, the current applied to the motor windings through pulse-width modulation (PWM) needs to change. Servo motor control developers reflect this loop interdependence in a cascade control structure as shown in Figure 2.
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