直流电机的角位移伺服控制系统研究
直流电机的角位移伺服控制系统研究刘海成，贺亮，卞玉坤，姚广俊黑龙江工程学院，哈尔滨150050摘要: 本文介绍一种以STM32微控制器作为控制核心的直流电机角位移伺服控制系统。系统以光电编码器为角位
直流电机的角位移伺服控制系统研究 刘海成，贺亮，卞玉坤，姚广俊 黑龙江工程学院，哈尔滨 150050 摘要本文介绍一种以微控制器作为控制核心的直流电机角位移伺服控制系统。系统以光电编码器 :STM32 为角位移传感器，还具有基于和桥的电机驱动电路，并通过数字控制策略，实现基于直流电 PWMHPID 机的角位移控制。实际测试表明，系统具有控制精确、稳定性好和结构简单等特点。 关键词角位移；直流电机；；；光电编码器 :PIDSTM32 中图分类号文献标识码 :TN915.02:A StudyofAngularDisplacementServoControlSystemBasedonDCMotor LiuHaicheng,HeLiang,BianYukun,YaoGuangjun HeilongjiangInstituteofTechnology,Harbin150050,China ： AbstractDCmotorangulardisplacementservocontrolsystemwhichtakesSTM32 microcontrollerasthecontrolcoreisintroducedbythepaper.Thesystemtakesphotoelectric encoderasangulardisplacementsensor,hasamotordrivecircuitbasedonPWMandHbridge, andthroughdigitalPIDcontrolstrategyachievestheangulardisplacementcontrolbasedonDC motor.Theactualtestshowsthatthesystemhasthefeaturesofcontrolprecision,goodstability andsimplestructure. Keywords:angulardisplacement;DCmotor;PID;STM32;opticalencoder 引言 角位移控制广泛，应用于生产生活的各个方面，如药品灌装和相机的焦距调节系统等。在角位移控制 的领域中，一般采用步进电机来实现。但由于步进电机体积越小则相对力矩越小，且有失步、低速时有振 动，以及运行温度高等问题，鉴于步进电机在某些开发条件下的种种限制，基于直流电机的角位移控制系 统得到了越来越广泛的应用。另一方面，嵌入式技术飞速发展，基于内核的处理器以极高的性 CortexM3 价比充斥着测控技术的各个领域。公司以为内核的系列微控制器，其定时计数器、 STCortexM3STM32 和正交编码器等外设功能对电机控制提供了强劲的资源支持。本文将基于微控制器和直流 PWMSTM32 电机实现高性能角位移控制系统。 基于直流电机的角位移测控系统 1 基于直流电机的角位移控制系统整体方案如图所示。系统以微控制器作为核心控制单元，对角位移 1 目标设定值以及当前角位移测量值进行比较，应用适当的控制策略对电机进行角位移调整，输出控制信号 到电机功率驱动电路，驱动电机进行相应动作，完成角位移矫正。直流电机的角位移控制硬件关键技术可 分为角位移测量和电机功率驱动电路两部分。 图整体设计方案 1 （）角位移测量 1 角位移测量是整个系统精度体现的重要单元，测量的精确度直接影响了控制的准确程度。角位移测量， 如光栅、磁栅和容栅等。光栅采用光学照相精度实现角位移测量，具有体积小、反应快、精度高和性价比 高等特点，所以本系统使用光栅式正交编码器测量角位移。基于正交编码器的角位移测量系统如图所示。 2 正交编码器的码盘均匀排布着栅孔，孔的多少称为线数，检测光栅主要有和两个栅孔，用于产生具有 AB
