基于DSP的二维运动机构位置测量与控制技术

何锁纯 蔡雯琳 傅 强 刘 晗 董 斐 周 阳

(北京航天计量测试技术研究所，北京 100076)

1 引 言

在高精度的电机位置控制中，位置测量直接影响着控制系统的控制精度[1]。在本系统中，光栅尺是超声波电机位移测量的关键部件。因此，对光栅尺输出信号进行检测与处理是电机位置闭环控制的重要组成部分。数字信号处理器TMS320F28335是TI公司生产的专门用于电机控制的浮点型微处理器芯片，它具有高速的运算能力，且内部集成了增强正交编码脉冲模块(eQEP)，用于完成超声波电机的位置检测，采集的位移偏差量作为PID算法的闭环反馈，来调整超声波电机的给定电压，以实现二维运动机构的运动控制。

2 系统总体设计

二维运动机构主要由X-Y平移台和驱动控制单元组成。X-Y平移台选用THK的LM微型滚动导轨，该导轨与滑块均经过特殊的热处理，具有良好的耐腐蚀性能，同时运动阻力小，精度高。驱动控制单元采用超声波电机+光栅编码器的精密闭环定位方式。

采用超声波电机作为运动执行元件，运用DSP控制器为X-Y平移台超声波电机驱动器提供驱动电压，完成电机的正向和反向运动；选用光栅编码器中的光栅尺来检测运动位移。上位机通过串口发送位置指令，DSP接收到指令后，控制电压输出使X/Y轴电机做直线运动；同时，eQEP模块实时采集光栅尺的位移量，计算位移偏差，通过PID运算来实时调整电压输出控制X-Y平移台超声波电机精密快速运动。二维运动机构系统原理框图如图1所示。……