用可編程模擬器件實現直流伺服電機的速度控制

　　摘　要：介紹了可編程模擬器件在模擬調速系統中的應用，結合一個具體實例，給出了如何用ispPAC10實現直流伺服電機的速度調節器。
關鍵詞：可編程模擬器件；ispPAC10；PI調節器；直流伺服電機
1　引　言
　　直流伺服電機具有響應快、低速平穩性好、調速范圍寬等特點，因而常常用于實現精密調速和位置控制的隨動系統中，在工業、國防和民用等領域內得到廣泛應用，特別是在火炮穩定系統、艦載平臺、雷達天線、機器人控制等場合。盡管交流伺服電機的發展相當迅速，但在這些領域內還難以取代直流伺服電機?！　鹘y的直流調速系統包含2個反饋環路，即速度環和電流環，采用測速機、電流傳感器（霍爾器件）及模擬電子線路實現速度的閉環控制?，F代數字直流伺服控制則采用高速數字信號處理器（DSP），直接對速度和電流信號進行采樣，通過軟件實現數字比較、數字調節運算（數字濾波）、數字脈寬調制等各種功能，從而實現對速度的精確控制。二者相比，模擬調速系統結構簡單、成本低、可靠性高，但調試較復雜，因為其電路參數的修改往往需要硬件上的改動；而數字調速系統結構復雜、成本高，但是調速精度很高、調試過程也較容易，調速系統的性能可以由軟件進行控制。
　　本文介紹一種方法，介于模擬調速及數字調速二者之間，即采用可編程模擬器件（ispPAC10）實現模擬調速系統，系統的電路參數可以通過軟件進行調整，并且可以對建立的系統模型進行仿真。采用這種方法對原有的直流調速器一種CCD相機的自動變焦系統進行改進，取得了很好的效果。
2　模擬直流調速系統的組成和工作原理
　　模擬調速系統一般是由2個閉環構成的，既速度閉環和電流閉環，為使二者能夠相互協調、發揮作用，在系統中設置了2個調節器，分別調節轉速和電流。2個反饋閉環在結構上采用一環套一環的嵌套結構，這就是所謂的雙閉環調速系統，他具有動態響應快、抗干擾能力強等優點，因而得到廣泛地應用。圖1是系統的結構框圖，其中ASR，ACR分別是速度和電流調節器，通常是由模擬運放構成PI或PID電路；信號調理主要是對反饋信號進行濾波、放大?？紤]到直流電機的數學模型，模擬調速系統動態傳遞函數關系如圖2所示。　

　　以速度調節器ASR為例，其線路原理如圖3（a）所示，其中Zin（S）表示輸入網絡的復數阻抗，Zf（S）表示反饋網絡的復數阻抗。