来源：bsport体育注册 作者：bsport体育登录|发布时间：2024-12-24 12:04:23
：为满足一类音圈直流伺服电机的高速振动定位精度工作的精度需求，研发了一种高性能的音圈电机高精度位置定位设备。基于ARMCortex M3系列的STM32F103VCT6处理器设计了音圈直流伺服电机控制系统。分析了该伺服系统结构的组成，研究结果表明：设计的高精度位置伺服系统，能满足位置超调量小于10 counts，稳态调整误差为土1 count的系统参数指标。实现了音圈电机高速振动下对光栅传感器实时采集并且高速处理，以及对音圈电机位置的快速调整，完成对音圈电机的高速振动定位精度的控制。
摘要：为满足一类音圈直流伺服电机的高速振动定位精度工作的精度需求，研发了一种高性能的音圈电机高精度位置定位设备。基于ARMCortex M3系列的STM32F103VCT6处理器设计了音圈直流伺服电机控制系统。分析了该伺服系统结构的组成，研究结果表明：设计的高精度位置伺服系统，能满足位置超调量小于10 counts，稳态调整误差为土1 count的系统参数指标。实现了音圈电机高速振动下对光栅传感器实时采集并且高速处理，以及对音圈电机位置的快速调整，完成对音圈电机的高速振动定位精度的控制。
随着运动伺服控制技术的迅速发展，音圈电机伺服控制系统应用于在高速、高频精密定位系统：机器人触觉、智能弹药电动舵机、航空航天相机像面扫描等[1]。
音圈电机伺服控制在国外已经发展很多年，特别是德国、美国、日本已经把音圈电机伺服控制系统应用于军事、航天、航海等领域，控制精度可以达到纳米级。国内一直停留在科研院校研究阶段，在实际工程应用上与国外相比还有差距，这个差距不仅表现在技术上，国内传感器的精度还不高，也是制约我国这方面技术的瓶颈。最近几年，随着科研单位的足够重视，音圈电机的伺服控制还在不断发展之中[2-3]。本课题的创新点是实现了驱动系统、控制系统和运动机构的一体化设计，通过三闭环控制、分段控制等，实现了位置的精确控制。
其中洛伦兹力为F，磁场强度为B，电流为I，线圈的匝数为N，k为常数。通过给线圈供电，线圈带动执行机构直线所示，是音圈电机的机械结构。
音圈电机闭环控制系统的核心就是STM32F103VCT6，它是一款高性能的微，在电机控制领域的应用非常广泛[8-9]。其引脚图如图3所示。
本文采用STM32F103VCT6的TIM3作为编码器接口，读取编码器的旋转产生的脉冲数， TIM3的CH1(PA6)作为编码器1的A相的输入，CH2(PA7)作为编码器2的B相的输入。TIM1的CH4(PA11)作为PWM信号输出，设置PA13为DIR信号输出。
音圈电机伺服系统采用PWM方式调速，驱动器可以采用分立元件晶体管或者MOS管来搭建H桥电路，经过反复试验，自己搭建的H桥电路不够稳定，发热量大，最后采用功率集成芯片H桥组件LMD18200[10]，STM32输出的PWM信号和DIR信号经过H桥集成芯片LMD18200放大，进一步控制音圈电机的运动。
在本系统中，通过STM32F103VCT6产生控制信号，控制信号包括PWM信号、DIR信号和BRANKE信号。如图4所示为LMD18200的原理图。
本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第1期第65页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。
