一种基于DSP技术设计的伺服系统控制电路的制作方法

本发明涉及伺服控制、电子信息技术、消费电子技术等领域，具体的说，是一种基于DSP技术设计的伺服系统控制电路。

背景技术：

伺服(Servo)是ServoMechanism一词的简写，来源于希腊，其含义是奴隶，顾名思义，就是指系统跟随外部指令进。

行人们所期望的运动，而其中的运动要素包括位置、速度和力矩等物理量。回顾伺服系统的发展历程，从最早的液压、气动到如今的电气化，由伺服电机、反馈装置与控制器组成的伺服系统已经走过了近50个年头。

如今，随着技术的不断成熟，交流伺服电机技术凭借其优异的性价比，逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。交流伺服系统技术的成熟也使得市场呈现出快速的多元化发展，并成为工业自动化的支撑性技术之一。

伺服系统(servomechanism)又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。在很多情况下，伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)，其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。伺服系统最初用于国防军工,如火炮的控制,船舰、飞机的自动驾驶,导弹发射等,后来逐渐推广到国民经济的许多部门,如自动机床、无线跟踪控制等。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

电子技术是根据电子学的原理，运用电子元器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog(模拟)电子技术和Digital(数字)电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换。

电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。在十八世纪末和十九世纪初的这个时期，由于生产发展的需要，在电磁现象方面的研究工作发展得很快。1895年，荷兰物理学家亨得里克·安顿·洛伦兹假定了电子存在。1897年，英国物理学家汤姆逊(J.J.Thompson)用试验找出了电子。1904年，英国人J.A.Fleming发明了最简单的二极管(diode或valve)，用于检测微弱的无线电信号。1906年，L.D.Forest在二极管中安上了第三个电极(栅极，grid)发明了具有放大作用的三极管，这是电子学早期历史中最重要的里程碑。1948年美国贝尔实验室的几位研究人员发明晶体管。1958年集成电路的第一个样品见诸于世。集成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了一个新的阶段。

电子技术研究的是电子器件及其电子器件构成的电路的应用。半导体器件是构成各种分立、集成电子电路最基本的元器件。随着电子技术的飞速发展，各种新型半导体器件层出不穷。现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

电子产品是以电能为工作基础的相关产品，主要包括：电话、电视机、影碟机(VCD、SVCD、DVD)、录像机、摄录机、收音机、收录机、组合音箱、激光唱机(CD)、电脑、移动通信产品等。

电子技术是欧洲、美国等西方国家在十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，最早由美国人莫尔斯1837年发明电报开始，1875年美国人亚历山大贝尔发明电话，1902年英国物理学家弗莱明发明电子管。电子产品在二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。

第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。

由于，电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性，所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点。

消费电子产品：

消费电子(非生活必需电子产品)一般指消费电子产品，英语Consumer electronics，指供日常消费者生活使用的电子产品。消费电子产品在世界各地均有制造，由于中国大陆低成本优势，生产相对集中。

消费类电子产品在不同发展水平的国家有不同的内涵，在同一国家的不同发展阶段有不同的内涵。

我国消费类电子产品是指用于个人和家庭与广播、电视有关的音频和视频产品，主要包括：电视机、影碟机(VCD、SVCD、DVD)、录像机、摄录机、收音机、收录机、组合音响、电唱机、激光唱机(CD)等。而在一些发达国家，则把电话、个人电脑、家庭办公设备、家用电子保健设备、汽车电子产品等也归在消费类电子产品中。随着技术发展和新产品新应用的出现，数码相机、手机、PDA等产品也在成为新兴的消费类电子产品。从二十世纪九十年代后期开始，融合了计算机、信息与通信、消费类电子三大领域的信息家电开始广泛地深入家庭生活，它具有视听、信息处理、双向网络通讯等功能，由嵌入式处理器、相关支撑硬件(如显示卡、存储介质、IC卡或信用卡的读取设备)、嵌入式操作系统以及应用层的软件包组成。广义上来说，信息家电包括所有能够通过网络系统交互信息的家电产品，如PC、机顶盒、HPC、DVD、超级VCD、无线数据通信设备、视频游戏设备、智能电视盒、WEBTV等。目前，音频、视频和通讯设备是信息家电的主要组成部分。从长远看，电冰箱、洗衣机、微波炉等也将会发展成为信息家电，并构成智能家电的组成部分。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于DSP技术设计的伺服系统控制电路，通过控制电路与伺服系统相配合，实现伺服系统的控制，在伺服系统内设置的散热控制电路能够有效保障伺服系统安全稳定的运行，在散热控制电路内设置包括供电电路、控制信号处理电路及风扇电路在内的电路，用于对伺服系统进行散热处理；在控制信号处理电路内，基于三极管而设计，将由控制电路所发出的控制信号进行处理，从而实现对风扇电路通断控制。

本发明通过下述技术方案实现：一种基于DSP技术设计的伺服系统控制电路，在所述伺服系统控制电路内设置有相互连接的控制电路及伺服系统，在伺服系统内设置有散热控制电路，所述散热控制电路包括供电电路、控制信号处理电路及风扇电路，供电电路连接控制信号处理电路，控制信号处理电路分别连接风扇电路及控制电路；在所述控制信号处理电路内设置有电位器W1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、三极管Q1、三极管Q2及三极管Q3，电位器W1的第一固定端分别与三极管Q1的发射极及供电电路的输出端相连接，电位器W1的第二固定端连接可调端且分别与电阻R7的第一端和电阻R6的第一端相连接，电阻R7的第二端通过电阻R5连接三极管Q2的基极，且电阻R7的第二端与控制电路相连接，电阻R6的第二端分别与三极管Q2的集电极和三极管Q3的基极相连接，所示Q2的发射极与三极管Q3的发射极相连接且接地，三极管Q3的集电极通过电阻R4连接三极管Q1的基极，且三极管Q1的集电极与风扇电路相连接。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：在所述控制电路内设置有供电系统、处理器电路、电流检测电路及存储器电路，所述伺服系统的伺服机构分别与电流检测电路、处理器电路及供电系统相连接，存储器电路连接处理器电路，供电系统与处理器电路相连接。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：在所述处理器电路内设置有中央处理器、测试接口电路及CAN接口电路，所述中央处理器分别与测试接口电路、CAN接口电路、存储器电路及供电系统相连接。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：在所述供电系统内设置有电压转换电路、整流滤波电路及功率驱动电路，电压转换电路与中央处理器相连接，整流滤波电路连接功率驱动电路，功率驱动电路连接中央处理器，功率驱动电路还与伺服机构相连接，所述电流检测电路连接中央处理器。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述中央处理器采用TMS320LF2407。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述中央处理器通过隔离耦合电路连接功率驱动电路，且所述电流检测电路与隔离耦合电路相连接。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：在所述供电电路内设置有电感T1、电容C1、电阻R1、二极管D1、电容C2、电容C3、电阻R2、电容C4、电容C5及电阻R3，电感T1的第一端连接电容C1的第一端和二极管D1的第一端，电容C1的第二端连接电阻R1的第一端，电阻R1的第二端分别与二极管D1的第二端、电容C2的第一端、电容C3的第一端及电阻R2的第一端相连接，电阻R2的跌倒分别与电容C4的第一端、电容C5的第一端、电阻R3的第一端及电位器W1的第一固定端相连接，电感T1的第二端、电容C2的第二端、电容C3的第二端、电容C4的第二端、电容C5的第二端及电阻R3的第二端共接且接地。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述二极管D1的正极连接电感T1的第一端，电容C3采用电解电容，且电容C3的正极连接电阻R2的第一端，电容C5采用电解电容，且电容C5的正极连接电阻R2的第二端。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：在所述风扇电路内设置有熔断器FU1、电动机M1、熔断器FU2及电动机M2，所述三极管Q1的集电极通过熔断器FU1连接电动机M1的第一接线端，三极管Q1的集电极通过熔断器FU2连接电动机M2的第一接线端，且电动机M1的第二接线端和电动机M2的第二接线端共接且接地。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明通过控制电路与伺服系统相配合，实现伺服系统的控制，在伺服系统内设置的散热控制电路能够有效保障伺服系统安全稳定的运行，在散热控制电路内设置包括供电电路、控制信号处理电路及风扇电路在内的电路，用于对伺服系统进行散热处理；在控制信号处理电路内，基于三极管而设计，将由控制电路所发出的控制信号进行处理，从而实现对风扇电路通断控制。

本发明采用高性能控制策略的控制系统具有很好自适应能力和抗干扰能力,能够在参数时变及干扰等恶劣的工况下保证系统良好的动态和稳态性能。

附图说明

图1为本发明结构框图。

图2为本发明所述散热控制电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

值得注意的是，在本发明的实际应用中，不可避免的会应用到软件程序，但申请人在此声明，该技术方案在具体实施时所应用的软件程序皆为现有技术，在本申请中，不涉及到软件程序的更改及保护，只是对为实现发明目的而设计的硬件架构的保护。

实施例1：

一种基于DSP技术设计的伺服系统控制电路，通过控制电路与伺服系统相配合，实现伺服系统的控制，在伺服系统内设置的散热控制电路能够有效保障伺服系统安全稳定的运行，在散热控制电路内设置包括供电电路、控制信号处理电路及风扇电路在内的电路，用于对伺服系统进行散热处理；在控制信号处理电路内，基于三极管而设计，将由控制电路所发出的控制信号进行处理，从而实现对风扇电路通断控制，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述伺服系统控制电路内设置有相互连接的控制电路及伺服系统，在伺服系统内设置有散热控制电路，所述散热控制电路包括供电电路、控制信号处理电路及风扇电路，供电电路连接控制信号处理电路，控制信号处理电路分别连接风扇电路及控制电路；在所述控制信号处理电路内设置有电位器W1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、三极管Q1、三极管Q2及三极管Q3，电位器W1的第一固定端分别与三极管Q1的发射极及供电电路的输出端相连接，电位器W1的第二固定端连接可调端且分别与电阻R7的第一端和电阻R6的第一端相连接，电阻R7的第二端通过电阻R5连接三极管Q2的基极，且电阻R7的第二端与控制电路相连接，电阻R6的第二端分别与三极管Q2的集电极和三极管Q3的基极相连接，所示Q2的发射极与三极管Q3的发射极相连接且接地，三极管Q3的集电极通过电阻R4连接三极管Q1的基极，且三极管Q1的集电极与风扇电路相连接。

在设计使用时，控制电路所发出的控制信号将经由控制信号处理电路进行处理后，对风扇电路的通断进行控制，所述供电电路将交流电转换为直流端并为控制信号处理电路供电。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述控制电路内设置有供电系统、处理器电路、电流检测电路及存储器电路，所述伺服系统的伺服机构分别与电流检测电路、处理器电路及供电系统相连接，存储器电路连接处理器电路，供电系统与处理器电路相连接。

在设计使用时，所述供电系统分别为处理器电路、伺服系统的伺服机构供电；所述电流检测电路对伺服机构进行电流检测，并将检测的电流信号传输到处理器电路内进行处理(比较、形成策略等)；所述存储器电路能够有效提高处理器电路的数据处理性能及灵敏度。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述处理器电路内设置有中央处理器、测试接口电路及CAN接口电路，所述中央处理器分别与测试接口电路、CAN接口电路、存储器电路及供电系统相连接。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述供电系统内设置有电压转换电路、整流滤波电路及功率驱动电路，电压转换电路与中央处理器相连接，整流滤波电路连接功率驱动电路，功率驱动电路连接中央处理器，功率驱动电路还与伺服机构相连接，所述电流检测电路连接中央处理器。

所述CAN接口电路负责与上位机进行通讯,通过总线接收对伺服系统的控制信息；测试接口电路为仿真器与微机的接口电路,便于系统进行在线调试，此端口由仿真器直接访问并提供仿真功能；所述电流检测电路采用了价格较低的电阻器和价格较高但性能好的电磁隔离式霍尔传感器两套电路来检测伺服系统内的永磁同步电机的相电流；所述功率驱动电路是进行能量转换、驱动伺服系统工作的强电电路。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：所述中央处理器采用TMS320LF2407。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：所述中央处理器通过隔离耦合电路连接功率驱动电路，且所述电流检测电路与隔离耦合电路相连接。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述供电电路内设置有电感T1、电容C1、电阻R1、二极管D1、电容C2、电容C3、电阻R2、电容C4、电容C5及电阻R3，电感T1的第一端连接电容C1的第一端和二极管D1的第一端，电容C1的第二端连接电阻R1的第一端，电阻R1的第二端分别与二极管D1的第二端、电容C2的第一端、电容C3的第一端及电阻R2的第一端相连接，电阻R2的跌倒分别与电容C4的第一端、电容C5的第一端、电阻R3的第一端及电位器W1的第一固定端相连接，电感T1的第二端、电容C2的第二端、电容C3的第二端、电容C4的第二端、电容C5的第二端及电阻R3的第二端共接且接地。在设计使用时，电感T1从220V交流电上感应取电，并利用由电容C1、电阻R1、二极管D1、电容C2、电容C3、电阻R2、电容C4、电容C5及电阻R3组成的整流电路、降压电路及滤波电路，得到稳定的直流电压(优选采用24V)，而后为三极管Q1供电。

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：所述二极管D1的正极连接电感T1的第一端，电容C3采用电解电容，且电容C3的正极连接电阻R2的第一端，电容C5采用电解电容，且电容C5的正极连接电阻R2的第二端。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述风扇电路内设置有熔断器FU1、电动机M1、熔断器FU2及电动机M2，所述三极管Q1的集电极通过熔断器FU1连接电动机M1的第一接线端，三极管Q1的集电极通过熔断器FU2连接电动机M2的第一接线端，且电动机M1的第二接线端和电动机M2的第二接线端共接且接地，熔断器FU1和熔断器FU2的设置能够实现电动机M1和电动机M2短路保护。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。