[发明专利]一种基于PWM脉宽调制伺服系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于PWM脉宽调制伺服系统，尤其涉及一种基于PWM脉宽调制伺服系统，属于PWM技术领域。

背景技术

脉宽调制(PWM：PUlse Width Modulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。1964年A.Schonung和H.stemmler首先提出把这项技术应用到交流传动中。从此为交流传动的推广应用开辟了新的局面，从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较，产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始。到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出。可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍占主导地位，并一直是人们研究的热点。一般情况下，控制系统都是需要进行数模转换，这样系统信号噪声比较大，系统控制不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于PWM脉宽调制伺服系统，提出了利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制；本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于PWM脉宽调制伺服系统，包括三角波发生器、脉宽调制电路、D/A输入通道、速度前馈、驱动放大电路和执行机构；三角波发生器、D/A输入通道、速度前馈的输出端与脉宽调制电路的输入端连接，脉宽调制电路的输出端与驱动放大电路的输入端连接，驱动放大电路的输出端与力矩电机的输入端相连接。

本发明的有益效果是：其在电机的转速控制方面，可大大节省能量。PWM具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。模拟控制电路有以下缺陷：模拟电路容易随时间漂移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而在用了PWM技术后，避免了以上的缺陷，实现了用数字方式来控制模拟信号，可以大幅度降低成本和功耗系统的响应速度和稳定精度等指标比较好；电枢电流的脉动量小，容易连续，而且可以不必外加滤波电抗也可以平稳工作；系统的调速范围宽；使用元件少、线路简单。

附图说明

图1系统方框图；

图2三角波产生波形图；

图3三角波脉宽调制器输出波形；

图4驱动电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案实现方法进行说明：图1中，一种基于PWM脉宽调制伺服系统，包括三角波发生器、脉宽调制电路、D/A输入通道、速度前馈、驱动放大电路和执行机构；三角波发生器、D/A输入通道、速度前馈的输出端与脉宽调制电路的输入端连接，脉宽调制电路的输出端与驱动放大电路的输入端连接，驱动放大电路的输出端与力矩电机的输入端相连接。具体的，包括三角波发生器、脉宽调制电路、D/A输入通道、速度前馈、驱动放大电路和执行机构；三角波发生器、D/A输入通道、速度前馈的输出端与脉宽调制电路的输入端连接，脉宽调制电路的输出端与驱动放大电路的输入端连接，驱动放大电路的输出端与力矩电机的输入端相连接。

图2中，为了叙述方便。由四运算放大器D1的第1、2、3管脚作为输入输出的部分记为D1A。5、6、7管脚记为D1B，其他的依此类推。D1A的输出电压记为eo1，其同相输入端电压记为e3，D1B的输出电压记为eo2。接通电源后，由于电压比较器D1A的正反馈作用，D1A很快进入正或负饱和状态，而积分器D1B随即处于反向或正向积分状态.假设D1A处于负饱和状态(to～t1期间)，eol＝eolL。在to～t1期间，e01L通过电位器R，对C。充电，积分器D1B实现正向积分，即D1B输出电压eo2向正方向上升；同时eo1L和e02又通过电位器R5加在D1A的同相端。因此D1A的同相端电压e3应由e01L和e02确定。由图可知，在to时刻e，为e，(最大负值)。在to～t。期间，由于D1B正向积分，eo2不断上升，e，不断地向零电位靠近。当e3≥0时(t1时刻)，eol由e01L跳变为eolH。此时由于Cl的存储作用，e∞仍保持为e，故此时e3应跳变为e3H。在t。～t2期间，由于e0l＝eolH，D1B反向积分，e∞不断下降，e3也随着下降。当e3≤0时(t2时刻)，eol由eo。H跳变为eolL。由于Cl的存储作用，eo2仍保持在e值，此时e，为e。这样就产生了一个周期的波形。因此可在D1A的输出端获得峰峰值为(eo1H-eo1L)的方波，而在D1B的输出端可获得峰峰值为(e-e)的三角波。为了确保D1A的输出幅度对称.在D1A的输出端接上稳压二极管V1。调节电位器可以改变输出三角波的峰峰值。三角波峰峰值计算公式为：