介绍一种高精度位置环系统

根数据线，一根选通线。
　　
　　2．4光电编码器每转输出600个脉冲，五线制。其中两根为电源线，三根为脉冲线(A、B、Z)。电源的工作电压为+5～+24V直流电源。
　　
　　工
　　
　　
　　
　　作原理:当光电编码器的轴转动时A、B两根线都产生脉冲输出,A、B两相脉冲相差900相位角，由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反转.Z线为零脉冲线,光电编码器每转一圈产生一个脉冲.主要用作计数。A线用来测量脉冲个数,B线与A线配合可测量出转动方向.
　　
　　2．5单片机选用89C51-24PC单片机，晶振频率为24MHz，用一个定时器作计数器来测量光电编码器的脉冲个数，另一个定时器精确定时，这样可准确测出电机每秒钟转动的距离，同时根据设定值计算出电机每秒钟应转动的理论值并与测量值进行比较,将误差值转换成数字量输出到D/A芯片的输入端，从而改变其电压输出，送给伺服系统控制电机的转速,从而达到恒速的目的。
　　
　　例如:要将电机控制在500转/分,根据伺服系统的指标,当输入为0～5V信号时,电机转速为1500转/分,故可求得当ND=500转/分时，光码盘每秒钟输出的脉冲数为：
　　
　　PD=500×600/60=5000个脉冲
　　对应该转速伺服系统的输入电压应为：
　　VD=5.000×500/1500=1.6666V
　　
　　当测出的脉冲个数与计算出的标准值有偏差时,可根据电压与脉冲个数的对应关系计算出输出给伺服系统的增量电压△U:
　　
　　△U=△P×5.000/(1500×600/60)=△P/3000(V)
　　而输出到D/A的数字量的增量应为:
　　△D=△U×216/5.000
　　
　　电机的整个工作调节过程如下:
　　
　　工作前通过键盘设定控制转速,计算出输出电压VD并将该电压对应的输出到D/A的数字量V数=VD×216/5.000算出,直接送给D/A,电机开始起动运转。当电机运转一段时间后电机转速不断上升从而导致测速机磁性下降，测速机输出电势下降，经速度环调整后使电机转速上升，运行时间越长，电机转速上升越多。这时系统起动位置环，通过不断测量光电编码器每秒钟输出的脉冲个数，并与标准值PD进行比较，计算出增量△P并将之转换成对应的D/A输出数字量，在原来输出电压的基础上减去增量，迫使电机转速降下来，当测出的△P近似为零时停止调节，这样可将电机转速始终控制在允许的范围内。
　　
　　3硬件电路的实现
　　
　　实际工作中由于伺服系统工作电流较大，对于微机干扰较大，故在硬件电路设计时应考虑到系统的隔离和干扰问题。由于选用的是串行D/A。信号的传输只用三根线，故采取隔离措施相对容易些。而光电编码器工作也容易受到干扰，因此除了正常的接地外，还要将光电编码器输出线中的地线可靠接地。光电编码器的A线做脉冲检测用，Z线作计数器用，速度输入用键盘输入数字，显示用液晶显示器。
　　
　　4软件
　　
　　根据电路的连接情况，采用汇编语言编写了整个程序。现将部分阐述如下：
　　
　　4．1初始化
　　初始化内容包括定时器、中断系统及个单元内容的初始化
　　
　　HSTART:MOVSP,#0E0H;设置堆栈顶地址
　　MOVIE,#90H；开中断及串行

《介绍一种高精度位置环系统(第2页)》