用微機串口實現(xiàn)對交流伺服電機的控制

在自動控制系統(tǒng)中，交流伺服電機的作用是把信號（控制電壓或相位）變換成機械位移，也就是把接收到的電信號變?yōu)殡姍C的一定轉(zhuǎn)速或角位他具有精度高、低頻特性好、額定轉(zhuǎn)速高、速度響應時間短等特點，因而在自動控制系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。

　　若用微機對交流伺服電機進行控制，現(xiàn)在采用較多的辦法是選用現(xiàn)成的運動控制卡。微機通過對與控制卡配套的接口板通信，進而實現(xiàn)對電機的控制=這種控制簡單可靠，但在一些對系統(tǒng)各軸聯(lián)動要求不高的場合，選用現(xiàn)成的控制卡略顯浪費（控制卡價格在萬元左右）下面介紹一種控制方法，他可以較低成本實現(xiàn)對伺服電機的控制=系統(tǒng)框圖如所示2串口通信系統(tǒng)首先要實現(xiàn)的任務是微機與計算機之間的串口通信。在DOS作環(huán)境下，要實現(xiàn)單片機與微機的串行通信，只要直接對與微機接口的通信芯片8250進行口地址操作即可。然而在Windows環(huán)境下，由于系統(tǒng)硬件的無關(guān)性，不再允許用戶直接操作串行口地址如果用戶要進行串行通信，可以調(diào)用Windows的API應用程序接口函數(shù)，但是由于其專業(yè)化程度較高，因而使用較為復雜。微軟公司的VisualBasic提供了一個通訊控件（Mscomm），使用他就可以很容易地解決這一問題新一代面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言VisualBasic是將Windows圖形工作環(huán)境與Basic語言編程簡便性的美妙結(jié)合。他簡明易用，實用性強，因而得到了廣泛的應6.0提供了一個名為MSCOMM32.OCX通信控件，他具備基本的串行通信能力：即通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，為應用程序提供串行通訊功旨能該控件可以從VB的TOOLBOX中加入到窗體FORM，若TOOLBOX中沒有此控件，貝IJ用PROJECT的COMPONENT將他從Windows的SYSTEM目錄中加入到VB 6.0的TOOLBOX中。這樣便可自由地設置他的屬性，并用VisualBasic語句與串口溝通MSComm控件有許多重要的屬性，主要的有：Settings以子付串的形式設置并返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位PortOpen設置并返回通訊端口的狀態(tài)也可以打開和關(guān)閉端口。

　　Input從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。

　　Output向傳輸緩沖區(qū)寫一個字符串。

　　借助這個控件可以很容易的實現(xiàn)上下位機之間的通信。

　　3控制電路在控制電路中要想實現(xiàn)高精度伺服控制，其位置反饋裝置必須有4倍頻來提高碼盤的分辨率，其輸出的脈沖再由可逆計數(shù)器進行加減計數(shù)，計算機在每個采樣周期內(nèi)首先讀取可逆計數(shù)器的值做為坐標軸實際運動位置，然后與差補程序所送出的坐標軸的期望位置命令相比較，算出當前坐標軸速度指令電壓，實現(xiàn)位置控制=這種控制存在很多缺點主要有位置控制的電路采用元器件較多，電路復雜，調(diào)試比較困難，可靠性不是很高，容易出現(xiàn)脈沖丟失現(xiàn)象；控制算法全部由計算機軟件完成，采樣頻率低，多軸控制較難實現(xiàn)與此相比采用LM628專用控制芯片將會起到事半功倍的效果公司生產(chǎn)的運動控制專用芯片，他具有32位的位置、速度、加速度寄存器；帶有16位參數(shù)的可編程數(shù)字PID控制器，并對位置誤差進行PID控制；具有速度與位置兩種工作方式；他支持實時讀取設定的和實際的運動參數(shù)（位置速度加速度）；可以自動產(chǎn)生梯形波速度曲線，使得加減速平穩(wěn)并對碼盤脈沖自動4倍頻；具有可編程微分采樣間隔；支持8位或12位DAC數(shù)據(jù)輸出；具有8位并行異步主機接口；可實時編程的主機中斷。LM628提供了23條自帶指令，包括速度設置、加速度設置、停止運動、設置PID參數(shù)等，利用這些指令可簡化軟硬件的開發(fā)過程控制過程如下所述，以三軸控制電路為例，89C52根據(jù)指令要求通過74LS138選定運動軸，將數(shù)據(jù)發(fā)給74LS245 74LS245再將數(shù)據(jù)發(fā)往LM628的啦雙向數(shù)據(jù)輸入輸出口，LM628將指令處理后，通過DAC輸出口將電壓信號的數(shù)字量發(fā)往AD767；最后由AD767將數(shù)字量轉(zhuǎn)為模擬量電壓，控制電機轉(zhuǎn)速4軟件開發(fā)為了使本控制系統(tǒng)具有一定通用性，使之今后可適用于其他三軸交流伺服電機控制，采用了開發(fā)控制庫函數(shù)的方法軟件結(jié)構(gòu)框圖如所示與控制電路上的接口相對應，將LM628提供的基本函數(shù)細化諸如設置速度、設置加速度、急停等，這樣在使用時，僅需將庫函數(shù)調(diào)入，即可進行編程。

　　在上位機軟件系統(tǒng)設計中，首先建立一個基本模塊Basic.bas，也就是上文中提到的庫函數(shù)他包含運動控制控制軟件的基本結(jié)構(gòu)為了編程方便，再建個類模塊Specific.bas，將Basic.bas模塊中的函數(shù)進一步細化，將命令具體化，使之成為本系統(tǒng)的專用模塊Specific，bas是用VB面向?qū)ο蟮木幊谭绞皆贐asic.bas的基礎上開發(fā)的類模塊，其中定義了系統(tǒng)軟件所需的函數(shù)，使得上位機的軟件的編程無需直接調(diào)用Basic.bas中較為抽象的函數(shù)例如在系統(tǒng)中需要經(jīng)常用的打開伺服函數(shù)這樣編寫：即根據(jù)需要輸入字符串打開相應的I/O口，若伺服開關(guān)接在第5個I/O口上可這樣定義：在需要打開伺服時，直接調(diào)用OpenServe函數(shù)即可，這樣具體的函數(shù)給編程帶來很大的方便5通信協(xié)議為使上下位機能很好的通信，制定合理高效的通信協(xié)議十分關(guān)锘通信協(xié)議可采用主從方式，上位PC機永遠是主控者，單片機只是被動接收者。上下位機都采用數(shù)據(jù)幀的形式，按照下述幀的格式發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。對PC機協(xié)議規(guī)定如下：PC機每發(fā)一幀命令，采用如下過程：清空發(fā)送與接受緩沖區(qū)―發(fā)送命令*等待+超時錯PC機每發(fā)一幀命令必須收到響應幀后才能開始與單片機的下一次通訊PC機在不發(fā)命令字的期間與非等待響應期間，間隔一定時間間隔向單片機發(fā)送狀態(tài)查詢命令，顯示當前系統(tǒng)狀態(tài)。（下轉(zhuǎn)第37頁）9個屬性，分三個階段進行訓練識別，各個階段的網(wǎng)絡學習率均為0.2，因為輸入數(shù)據(jù)都經(jīng)過了歸一化處理，訓練初始值限制在±2之間。三階段神經(jīng)網(wǎng)絡各個階段的識別率比較如表1所示表1各階段神經(jīng)網(wǎng)絡識別率比較第一階段第二階段第三階段識別率誤判率噪聲誤判為信7%號遠震T區(qū)域P 4%誤判為區(qū)域S遠震T誤判為％區(qū)域S信號誤判為噪2%聲區(qū)域S誤判為2遠震T 2區(qū)域P區(qū)域S誤判為％遠震三個階段的識別率分別為9%，93.%，98%.在第一階段信號與噪聲的識別率比較低，主要是因為地震信號的噪聲比較復雜，在信噪比較低的情況下，噪聲容易被誤判為信號。

　　在今后的工作中，擬通過信號的預去噪來提高識別率經(jīng)過丫軸號命令標識響應位軸00：讀命令0：指令失敗1：指令成功11：接口電路命令命令標識區(qū)（1 PC機發(fā)出一條指令給單片機后，經(jīng)過一段時間，單片機應返回相應的響應指令。指令正常完成與否都在命令標識字節(jié)的最后一位表示為了統(tǒng)一幀的格式，單字節(jié)指令的響應也需要包含數(shù)據(jù)長度項，只不過長度為0 6結(jié)語采用上述方法可在低成本的前提下實現(xiàn)通過微機串口對交流伺服電機的控制1 LM628運動控制芯片的采用，減少了系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的工作量故本系統(tǒng)可廣泛適用于在對多軸聯(lián)動要求不高的場合。但其也存在一定缺陷，即在實現(xiàn)多軸聯(lián)動方面有一定難度，特別是在對多軸進行實時位置控制時，本系統(tǒng)就無法勝任