PMAC控制下的高精度转台双闭环伺服系统设计与调试
迈肯思科技
发布时间:2019-11-28
     PMAC 是一个开放式的运动控制器,它有多种型号,系统使用的是TURBO PMACⅡ型卡,该卡在国内的使用不多。用PMAC控制转台闭环伺服系统,从理论上来讲,伺服环内各元件误差以及运动中造成的误差都可以得到补偿,因而可以达到很高的跟随精度和定位精度,但由于受机械变形、温度变化、振动及其它因素的影响,要实现高精度、良好的稳定性和快速的动态响应特性,闭环系统的调试有一定的难度。就PMAC 控制的转台闭环系统进行调试过程中遇到的几个问题进行分析,并提出解决办法,以供大家借鉴。

1 伺服系统的设计

    1.1 PMAC 概述

    美国DeltaTau 公司的可编程多轴运动器(PMAC)是世界上功能强大的运动控制器之一,它借助于Motorola 的DSP56001/56002 数字信号处理器,可以同时操纵1~8 个轴。而且它还可以自动对任务进行优先等级判别,从而进行实时的多任务处理,这使得它在处理时间和任务切换这方面大大减轻主机和编程器的负担,提高了整个控制系统的运行速度和控制精度。PMAC 具有开放平台,不仅可以用G 代码,而且可以用C 或BASIC 语言编程,它能够对存储在它内部的程序进行单独的运算,执行运动程序、PLC 程序,并可进行伺服环更新,并以串口、总线两种方式与主计算机进行通讯。

    1.2 转台控制系统设计

    该控制系统由PC(上位机)、PMAC 控制器(下位机)、Dynaserv驱动器、PARK 的高精度旋转工作台、测量与反馈系统组成。其控制原理,如图1 所示。PARK 的高精度旋转工作台与一般工作台不同,它的电机是无刷直接驱动电机,回转工作台的台面是电机的转子,没有了传动机构,这样就减少了传动误差。该系统是一个双闭环系统,由于该系统中执行机构采用的是直接驱动电机,其双闭环系统不同于通常的双闭环,其速度环和位置环共用圆光栅位置反馈信号,内环是速度环,外环是位置环。速度环由速度控制单元、F/V 转换、速度反馈电路组成,它可以实现速度恒值控制。位置环由PMAC 中位置控制模块、速度控制单元、位置检测及位置反馈电路组成。


图1 转台伺服系统结构原理图


    由于没有了传动机构,因此安装在转子上的圆光栅所反馈的值既反映了转台的实际位置,又反映了电机的输出,速度环中该值通过F/V 转换成速度量,F/V 转换是通过计数的频率来转换成模拟电压(一般是以25kHZ/V 的速率转换)。反馈信号是增量式A/B 相正交脉冲信号。控制转台的是PMACⅡ型卡,系统中的圆盘光栅尺精度高,可达655360 线/转,当PMAC 四倍频后,其分辨率可达到2621440 脉冲数/转。

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