基于集成驱动的数字舵机控制器设计

王鸿睿 梁柱 马炎

摘要：针对国内电动舵机控制系统趋于数字化、集成化、小型化的需求，提出了一种基于集成驱动的数字舵机控制器的设计方法。采用了TI公司的TMS320F28335数字芯片和WBC02-30集成驱动芯片形成主回路。详细介绍了系统的组成原理、电路设计和控制方法。试验结果表明该系统具有良好的动态和稳态特性。

关键词：数字舵机控制器;TMS320F28335;小型化;集成驱动

引言

舵机是与控制系统的重要组成部分，也是与控制系统的执行机构。舵机按照所使用的能源来分类，通常可以分为气动舵机、液压舵机、电动舵机（electromechanical actuator，简称EMA）等[1]。

以DSP为核心的数字信号处理器的飞速发展使数字伺服控制器在电机控制领域得到广泛地应用[2]。随着数字伺服控制与数字化信息技术的发展，逐步向智能化、数字化和信息化方向发展，数字伺服控制器替代现有的模拟伺服控制器已成为的发展趋势[3]。

本文介绍一种基于集成驱动的数字舵机控制器，选用美国 TI 公司的 TMS320F28335 作为主控芯片，选用WBC02-30作为集成驱动器，配以相应的控制软件以解决现有航空电动舵机控制器不符合数字化、低成本、小型化、集成化的需求。

1 数字舵机控制器硬件电路设计

舵机控制器硬件电路主要包括：电平转换电路、DSP中央处理器单元、集成驱动器、422通讯电路、PWM产生电路、AD采样电路。

本设计方案采用了“比例微分控制”（PD控制）来提高舵机的动态性能[4]。比例控制的作用是瞬时减小偏差信号，微分控制的作用是能使偏差在变大之前引入一个早期的修正信号，加快系统动作速度，减少调节时间[5]。……