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基于PIC单片机的交流伺服电机控制系统研究

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Ａ ｒ ｔ ｅ ａｅ Ｐｏｉ ｓ ｓ ｅ ｅｏ ｏｔ ｌ Ｃｓｒ 一 ｏ ｒ ｓ ｓ ｇ 一 ｉｃｍ ｕｅ ＰＣ ８ ４８ｌｃｎ ｅｔｈ ｄｍ ｎ ｏ 加ｔ ： ｐｐｒ ｒｖ ｅ ａ ｃ ｍ ｔ ｃｎ ｏＡ ｅｖ ｍ ｔ ｕｉ ｉ ｌｃ ｐ ｏ ｐｔ Ｉ１Ｆ ５． ａ ｍ ｅｔｅ ｅ ａｄ ｆ ｃ ｈ ａ Ｔ ｄ ｈ ｒ ｏ ｏ 叩 ｎｅｈ ｒ ｔ
脉冲
ＰＣ ８ ５ Ｉ １Ｆ ８ ４
光电拥合
反馈信号
功放
交 流 伺 服 电 机
显示屏
单片机
田 １ 交流伺服电机控制系统组成框圈
２ 系统硬件设计 控制系统 的 核 心 部 件 选 用 的 是 ＰＣ 系 列 Ｉ
差信号。反馈脉冲是由光电编码器检测到电机实际产 生的脉冲数，经四倍频后产生的。位置偏差信号经位
中圈分类号： Ｐ ７ ： Ｍ３３４ ２ Ｔ ２３ Ｔ ８．＋ 文献标识码： Ａ
０ 引吉
流伺服电机， 采用基于 ＰＣ ８４ 单片机实验开发系 Ｉ １Ｆ ５ ８ 统的装置套件的某些功能来实现单片机控制器对伺服 电机的控制。通过矩阵键盘输人速度值，经过单片机 处理后， 转化成相应的脉冲信号；脉冲信号经过功率 放大后， 通过伺服驱动器驱动伺服电机按要求动作。 为 了实现对消防炮转角位置的精确控制，选用了光电编 码器作位置传感单元，将伺服电机转轴的角位置变换 成电脉冲信号，以供单片机控制器对电控消防炮转角 位置进行跟踪控制。交流伺服电机控制系统组成框图
基于ＰＣ单片机的交流伺服电机控制系统研究 Ｉ
曹昌勇，杨贵荣
（ 皖西学院 机械与电子工程系，安徽 六安 ２７ ２ ３０） １
摘要： 介绍了基于ＰＣ ８４８ Ｉ １Ｆ５ 单片机实现交流伺服电机控制的一种方案， 能实现对伺服电机运转的平稳控制． 该方案在电机消防炮转角控制中得到了成功的应用，并且控制过程非常平稳， 定位精确度也很高。 关链词：交流伺服电机。 Ｃ单片机，位！控制 Ｉ Ｐ
液晶显示模块选用的是 １ ｘ６ 的图形点阵式 ８ ２ ４
ＭＣ １８４ ８ 液晶显示器， Ｇ ２６Ａ 一３ 它与 ＰＣ ８４８ Ｉ１Ｆ ５ 的接
口电路见图 ４ 。
本系统选用的是松下 ＭＩ Ａ Ｎ ＳＡ系统全数字式交 流伺服驱动器 ＭＳ Ａ ８Ａ Ａ， Ｄ Ｏ Ｉ 其主要性能指标为： ３ 电 源电压为三相 ２ｏ 额定功率为 ７ Ｗ。 ２Ｖ， ０ ５ 伺服驱动器 连接器 Ｃ ／ 作为外部控制信号输人／ ＮＩ Ｆ 输出， 连接器 Ｃ ＩＧ作为伺服电机编码器的连接线。 ＮＳ 交流伺服电 机与伺服驱动器、 光电编码器与ＰＣ单片机之间的外 Ｉ 部电路连线图见图２ 。 为了使硬件设计简化， 利用 ＰＣ ８ ４ 单片机的 Ｉ １Ｆ ５ ８ 一个端口Ｒ Ｂ的８ 个引脚连接一个 ４ ４ ｘ 矩阵键盘， 具 体电路连线见图３ 。
第６ （ 期 总第 １５ ４ 期） ２０ 年 １ ２月 ０７
机 械 工 程 与 自动 化 ＭＥ ＨＡ Ｃ Ｃ ＮＩ ＡＬ Ｅ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ ＮＧ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ ＆ ＡＵＴ ＭＡＴ ＯＮ Ｏ Ｉ
Ｎｏ ６ ．
１ 。 掩ｃ
文章编号：６ ２６１ （０７０一１５０ １７一４ ３２０ ）６０ １一３
作者简介： 曹昌勇（９８）男， １７一， 安徽贵池人， 助教， 硕士。
万方数据
Hale Waihona Puke ．１ ６ ・ １机 械 工粗 与 自动 化
２０ 年第６ ０７ 期
选用的是脉冲数为２ ０脉冲／、 ５ ｒ 分辨率为１ Ｏ 的增 ０ ０ 量式光电编码器，因为该编码器构造简单、平均寿命 长、分辨率高。
２ １ 各硬件之间的连接 ．
（ 上接第 １４ １ 页） ５ 结束语 语音识别技术在机械手控制中的应用对于工业机
参考文献：
械手技术的探索和研究具有重要的现实意义。本文所 介绍的机械手声控系统已在高频淬火机生产中得到成 功应用， 为热处理 自动化生产线性能的进一步提高进
行了有益的探索并打下了良好的基础。
〔」 陆鑫盛， １ 周洪． 气动自动化系统的优化设计［ ． Ｍ］上海： 上 海科学技术文献出版社， Ｏ ２０ ０． 〔」 王佳庆， ２ 王富东一 种通用机器人单片机控制器〔 ． ］ Ｊ 苏州 丝绸工学院学报，０ （ ４ ４ ２ １２ ：压 ・ ） ５ 【〕 公茂法， ３ 马宝甫． 单片机人机接口实例集［ ． Ｍ〕北京： 北京 航空航天大学出版社，Ｏ０ ２０ ．
了保证系统按照既定的方式运行，在调试前需要设置
的参数如下：
Ｐ ２ 设为 ３ 选用位置控制和速度控制方式 “ ， ０ ｒ ： ＂
对伺服电机进行控制。 ｒ２ 设为 ３ 指令脉冲类型选用脉冲／ Ｐ４ ： “ ， ＂ 符号方
式。 Ｐ ４ ：设为 “０００ 。 ｒ６ １ ０＂
Ｐ４ ｒＡ：设为 “ 。 ＂ １ Ｐ ４ ：设为 ５００ 。 “ ０＂ ｒＢ
３ 软件设计
控制系统的软件设计主要完成零点定位、液晶显 示、接受键盘输人、伺服电机匀速运动和转角控制几
项功能。 包括主程序、 键盘、 定时器Ｔ Ｒ 中断服务 Ｍ Ｉ 程序和液晶显示子程序。程序定时器的时间设定是程
序 设计 的关 键，由于系统设 定伺 服 电机脉 冲是 ２ ０ ０ ５ 脉冲／， ｒ 输人转速为Ｎ（ ｍｎ ， ｒ ｉ 角位置控制精 ／） 度为０１， ． 则每秒钟中断数为： ＝２ ０ＮＸ３ Ｘ１／ ０ ２ ５ ０ ６ ０ ６＝１０ ０Ｎ， ０ ５ ００ 定时时间 Ｔ ＝１（５ ００ 。 ｃ ／１０ ０Ｎ） 若在没 有预分频的情况下， ＭＲ 定时的初值公式为： 。 Ｔ Ｉ Ｔ＝ １ ｃ ，其中十２ ２ 一Ｔ＋２ ‘ 为补偿同步延时 ２ 个指令周期。
大学出版社， ４ ２。 。． ［ 刘和平． Ｃ Ｆ ｘ 幻 Ｉ ８ Ｐ １ ｘ 单片机程序设计与应用〔 ． Ｍ〕北京：
北京航空航天大学出版社，０ ． ２０ ５
Ｒ ｓａｃ ｎＣ ｎｒＩ ｙｔｍ ｏ Ａ ｅｖ一 ｔｒ ｅｅｒｈｏ ｏ ｔｏ Ｓｓ ｅ ｆ ＣＳｒｏｍｏｏ Ｂ ｓｄｏ Ｉ ｎ ｌ ｈＰＣ ｍＰ ｔｒ ｉｇｅｃｉ ｏ ｕｅ ａｅ ｎＰ ＣＳ 一
ＰＣ Ｆ ８ 单 片 机；电 机 选 用 的 是 松 下 Ｉ１ ４ ８ ５ ＭＳ ０２ Ｉ ＭＡ Ａ Ｇ型交流伺服电机，内置增量式旋转编 ８ 码器；驱动器选用松下 ＭＩ Ａ Ｎ ＳＡ系列全数字式交流 伺服驱动器 Ｍ Ｄ ０ Ａ Ａ 交流伺服电机的控制方 ＳＡ８ Ｉ 。 ３ 式有三种：位置控制、速度控制、转矩控制。在位置 控制下， 伺服驱动器接收单片机发出的位置指令信号 （ 脉冲／ 方向） 送人脉冲系列形态， ， 经电子齿轮分倍频 后， 在偏压可逆计数器中与反馈脉冲信号比 较形成偏
（ 匹ｒ ｅｔ Ｍ ｃａｉｌ ｌ ｔ ｎ Ｅｇ ｅｒｇＷｅｔ ｎｕＵ ｉ ｓｙＬｕ ｎ ３０２Ｃ ｉ ， ｓＡ ｈｉ ｎ ｒｔ，ｉａ ２７１，ｈ ） ｅ Ｄ ｔ ｎ ｏ ｅｂｎ ａ＆Ｅｅ ｒ ｉ ｎｉ ｅｎ ｍ ｆ ｃ ｃｏ ｃ ｎ ｉ ｅ ｖ ｉ ， ａ ｎ
见图 １ 。
交流伺服电机属于一类控制电机， 它具有体积小、 重量轻、 大转矩输出、 低惯量和控制性能良好等特点， 被广泛应用于自动控制系统和自动检测系统中。在 自 动控制系统中，交流伺服电机的作用是把控制电压信 号（ 小和极性） 大、 转化成机械位移， 也就是把接收到的 电信号转变成该电机的一定转速或角位移，因此可以 用单片机实现对伺服电机的控制。 １ 交流伺服电机控制系统设计方案 本控制系统选用的是松下 ＭＳ ｏ Ａ Ｇ型交 ＭＡ ８ Ｉ ２
收稿日 期：２０一７２ ０７０一２
置环的复合前馈控制器调节后， 形成速度指令信号。 速 度指令信号与速度反馈信号比 较后的偏差信号， 经速 度环比例积分控制器调节后，产生电流指令信号，在 电流环中经矢量变换， Ｐ 由Ｓ ＷＭ输出转矩电流， 控制 交流伺服电机的运行。位置控制精度由光电编码器每 转产生的脉冲数控制。编码器可以直接把被测转角或 位移转换成相应的代码， 指示的是绝对位置而且没有 累积误差， 在电源切断后位置信息也不会丢失。 这里
主程序流程图见图 ５ 。
４ 结束语
参考文献： 圈 ５ 主程序流程圈
【〕 张明峰．Ｉ １ ＰＣ单片机人门与实战〔 ． Ｍ〕北京： 北京航空航天
通过现场的测试，该控制过程运行 良好，具有电
路简洁、 成本低， 可靠性高、 抗干扰能力强等特点。 能
保证电控消防炮的转角定位的准确性，定位精度为
ａｔｌ ｙ ｕ ｅ ｆｌ ， ｈ ｈ ｔ ｎ ｃｎｃｎｒｌ ｒｃｓ ｖｒ ｅ ，ｕ ａ ｏ ａ ｒｃ ｏｉ ｎａｃｒｔ ｙ ｒｌ ｒ ｓｃ ｓ ｕｌ ｗ ｉ ｎ ｏ ｌ ａ ｏ ｔ Ｐｏｅｓ ｅ ｉ ｅ ｓ ｙ ｃｏ ｙ ｏ ｙｗ ｌ ｂｔ ｌ ｃｎｔ ｋｐｓ ｉ ｃｕａ ｌ ｌ ｓ ａ ｔ ｏ ｅ． Ｋ ｙ ｒ ：Ｃｓｒｏ ｔ ； Ｃｓ ｇ 一 ｉ ｃｍ ｕｅ；ｏｉ ｎ ｏ ｔ ｌ ｅ ｗ ｄ Ａ ｅｖ呱ｏｏ Ｐ ｉ ｌ ｃ ｐ ｏ ｐｔ Ｐｓｉ ｃｎｒ ｏ ｓ ｒＩ ｎｅｈ ｒ ｔ ｏ ｏ
Ｄ ｓ ｎｏ Ｓ ｅｃ ｏ ｔ ｌ ｙｔｍ ｆｒ ｎＰ ｌ ｏ Ｂ ｓｄｏ ｅｉ ｆ ＰｅｈＣ ｎｒ Ｓｓ ｇ ｏ ｅ ｏ Ｍａｉｕａ ｒ ａｅ ｎＭＣ ｔ Ｕ
（ ａｔ Ｔ ｘｌＶ ａｏａ介ｃｎ 吃ｙ ｏｅｅＮ ｎ ｇ２６０，ｈ ａ Ｎ ｎ 吃 ｅｔ ｏ ｔｎｌ ｈｏ Ｃｌｇ，ａｔ ２０７Ｃ ｉ ） ｏ ｉ ｃ ｉ ｅ ｌ ｌ ｎ ｏ ｎ
干扰能力 。
ＭＣ ２ ６ ＡＳ ３ Ｇ１ ８ ４ 一
围４ ＰＣ ８ ４８ ５ 与 Ｍ Ｇ ２６Ａ 一争 Ｉ１Ｆ Ｃ １８４ Ｓ 接口电路
２２ 伺服驱动器相关参数设里 ．
伺服驱动器有一系列参数，通过对这些参数的设
置和调整，用户可以改变伺服系统的功能和性质。为
伺服驱动 器
圈 ２ 外部电路连线图
ｒ０ 设为 １０ 采用速度控制方式时， Ｐ５： “ｏ ， ＂ 每输
人Ｉ Ｖ电压，电机转速为 Ｉ０／ ｉ。 Ｏ ｍ ｒ ｎ
ｒ６ Ｐ Ｐ４、 ４ 、 Ｂ为指令分倍频参数， Ａ Ｐ４ ｒ ｒ 设定这三 个参数的目的是使分倍频率后内部指令 Ｆ等于编码

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基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计毕业论文设计

基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计毕业论文设计

南京化工职业技术学院毕业论文设计题目：基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日摘要本文采用运动控制系统，完成三菱电机杯竞赛的关于伺服电机如何实现系统的运动控制系统。

PIC单片机电机控制系统综合实验

PIC单片机电机控制系统综合实验


实验内容
用PROTELDXP中设计12V直流电机的驱动电路的原 理图及布线图,主要的驱动元件为IRF520N； 对电路板进行焊接和调试,完成实验电路板制作； 编制程序实现位检测与中断方式读取A/D转换结果 的方法； 编制通过A/D转换结果调节PWM占空比并用其控制 电机转速的程序编制； 在实验室进行直流电机的驱动实验,通过A/D转换 及PWM调节实现不同转动速度控制,并通过示波器 及相关仪器观察实验过程及结果变化；
实验电路
实验设备
PIC16F877A单片机DEMO1演示板； MPLAB－ICD仿真器； PC机一台和MPLAB－ICD形成一个单片机开 发平台； 电脑风扇电机、IRF520N功率管； Tektronix TDS2012型示波器,100MHz,双 通道输入,用来观测信号； DH1718G-4 WYK305直流稳压电源,用来模 拟车上的蓄电池,驱动电机电源； 电工工具及数字万用表等；
实验步骤
在完成电路设计、程序编制的基础上，调节PC机 与Mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPLAB-ICD2的连接情况，编译连接程序； 连接电路，调节电位器，通过Watch窗口观察A/D 结果(比较中断与位测试方法）； 调试PWM输出初始化为1KHz占空比50%脉冲；并用 A/D转换结果控制占空比，通过示波器观察调试过 程； 连接电机驱动的控制电路，旋转电位器，观察电 机转速的变化，并通过示波器观察PWM输出、通过 驱动电源观察通过电机电流的变化、通过D端口发 光二极管观察A/D转换结果； 改变PWM频率，重复上述步骤，观察结果。
单片机应用技术
PIC单片机 电机控制系统综合实验
电机控制系统综合实验
• 实验目的 • 实验电路 • 实验设备 • 实验内容 • 实验步骤 • 注意事项 • 实验报告 • 参考资料
基于单片机交流伺服电机控制研究[论文]

基于单片机交流伺服电机控制研究[论文]

基于单片机的交流伺服电机控制研究【摘要】设计一种单片机控制下的交流伺服电机转速系统，详细介绍它的硬件组成原理及其软件实现过程，实现了对通用交流伺服电机的速度闭环控制。

通过对实验结果的分析可以看出，本设计基本达到了系统对伺服电机转速控制的要求。

【关键词】单片机交流伺服电机由于交流伺服电机具有体积小、重量轻、大转矩输出、低惯量和良好的控制性等优点，因此已被广泛应用于自动控制系统和自动检测系统中。

在自动控制系统中，交流伺服电机的作用是把控制电压信号转换成机械位移，也就是把接收到的电压信号转变成该电机的一定转速或角位移，因此可以用单片机实现对伺服电机的控制。

1 总线驱动、数据、地址锁存及译码电路由于单片机的数据线和低位地址线共用必须加地址锁存器进行低位地址锁存，使用74l5373作为地址锁存器，当应用系统规模过大，扩展所接芯片过多，超过总线的驱动能力时，系统将不能可靠工作，此时应加用总线驱动器来减少读数据的持续时间，使用74ls245作数据驱动器整个系统可扩展的外部数据总共为64k，由于单片机外部数据存贮器和i/o是统一编址的，我们将低32k作为外部扩展的数据存储器，高译码电路采用两片74ls138用了32k作为i/o使用或留给以后扩展用74ls21，74lsll构成。

控制系统采用p89c58单片机作为控制系统处理器，该系列单片机默认1t模式，运算速快，片上集成1280字节ram，60k的flash程序存储器，还有eeprom，可使系统结构更为简单、实用电机选用的是松下的msmd5azg1u型交流伺服电机，额定输出功率50w，内置20位的增量式光电编码器。

驱动器选用的是松下的minasa5系列交流伺服驱动器madht 1505e。

伺服驱动器连接器x4（50脚）作为外部控制信号输入、输出接口，可以接收控制器发送给驱动器的控制指令。

交流伺服电机的控制方式有三种：位置控制、速度控制、转矩控制。

在位置控制模式下，驱动器接收单片机的位置控制指令信号，经电子齿轮分倍频后，在偏差可逆计数器中与反馈脉冲信号比较后形成偏差信号。

PIC单片机在电机控制系统的综合应用

PIC单片机在电机控制系统的综合应用

・
电 路 相 连 ， 须 光 电 耦 合 器 隔 离 ， 给 应 用 无 带 来 极 大 方 便 ， 另 外 还 可 提 供 ２ ｍＡ ０ 流 ， 可 直 接 驱 动 ＬＣＤ。 的 电
３ ２ 通 信接 口电路 ．
ＲＳ－４ ５ 由 于 使 用 了 差 分 电 平 传 输 信 ８ 号 ，传 输距 离 比 ＲＳ－２ ２更长 ，最 多 可 以 ３ 达 到 ３ ０ ｍ ， 因 此 很 适 合 工 业 环 境 下 的 应 ００ 用 。 本 设 计 采 用 ＲＳ ８ －４ ５通 信 方 式 与 ＰＣ机 实 现 通 信 ，进而 实 现 远 程控 制 。本 系 统利 用 ＲＣ６、ＲＣ７口作 为 串行 接 口。 ３ ３ 键 盘及 显 示 电路 ． ３ ３ １ 键 盘设计 ．． 根 据 设 计 需 求 ，需 启 ／停 、 加 速 、减 速 、设 置 、换 向等 按 键 。可 将 操 作 模 式及 有 关 参 数 存 入 单 片 机 中 。 以 便 下 次 运 用 时 ，直 接调 出该 运 行 模 式 ，减 小 每 次 繁琐
・
应 用技 术 ・
Ｐ Ｃ单 片机在 电机控制 系统的综合应用 Ｉ
王 振 超
（ 南 诚 字 电 子 科 技 有 限 公 司 开 发 部 济
山东济南 ２ ０ ２ ） ５ ０ ２
【 摘 要】 电 机控 制 系统 以内部 资 源丰 富 的 ＰＩ 本 Ｃ单片 机 为核 心 ，通 过 外部 电 位器 或 外部 电 压模 拟 量 、 内部 电位 器 、外 部脉 冲信 号 、
１引言
随 着 机 器 人 技 术 的 发 展 ，各 种 电 力 拖
动 的 应 用 ， 电位 机 信 号 和 电 机 传 感 器 信 号 ， 将 取 来 的 信
要 求 ， 装 置 设 计 中 采 用 ＰＩ Ｆ４ ２ Ｃｌ ８ ５ Ｏ单 片