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隨著現代工業對精度、高速和高性能要求的不斷發展，傳統控制器已經不能滿足高要求的場合。在許多要求高實時性和高效率的場合，需要用專用的數字信號處理器(DSP)來代替傳統控制器的一些功能。特別是在控制算法復雜或算法改進優化時，DSP獨特的快速計算能力得到了明顯體現。
此外，隨著集成電路制造技術和電力電子技術的發展，交流伺服也取得了長足的進步。智能電源模塊和先進的電力電子器件的出現，集三相逆變器、保護電路、隔離電路和能耗制動電路的功能于一體，使交流伺服控制更加方便、功耗更低、開關時間更短、變頻范圍更寬、性能更優越。這些都使得交流伺服比DC伺服顯示出明顯的優勢。1系統概述
在交流伺服數字系統的硬件中，采用DSP作為信號處理器，旋轉編碼器和電流傳感器提供反饋信號，智能功率模塊IPM作為逆變器，來自傳感器的信號經過濾波整形后反饋給DSP進行運算。DSP通過對參考信號和反饋信號的處理和運算，調節伺服系統的電流環、速度環和位置環的控制，后輸出PWM信號，隔離驅動IPM模塊，實現電機的伺服閉環控制。系統的硬件結構如圖1所示。
圖1硬件結構圖
系統的控制方式是三環，位置控制是外環和終目標，速度控制是中間環，電流控制是內環。為了保證動態響應速度，避免定位時的振動，電流環和速度環采用PID調節，位置調節器采用PI調節。系統的控制框圖如圖2所示：
圖2控制系統框圖
將編碼器檢測到的轉子位置的實際信號與系統給定的位置信號進行比較，比較后的差值由位置調節器PI調節，然后將給定的速度信號與編碼器檢測到的實際速度信號進行比較，比較后的差值由速度調節器調節，然后輸出給定的電流指令值，比較電流反饋的實際值后進行PWM控制。2矢量控制
在同步電機中，勵磁磁場和電樞磁動勢之間的空間角度不是固定的，因此調節電樞電流不能直接控制電磁轉矩。通過電機的外部控制系統，電樞磁動勢相對于勵磁磁場在空間上定向，它們之間的角度被控制以保持固定值，并且電樞電流的幅度也被控制。這種控制方式稱為矢量控制。
矢量控制相當于通過控制兩相轉子參考坐標d-q軸的電流來控制電樞三相電流。這種等效性可以通過前面的系統控制框圖清楚地理解，可以用下面的公式表示：
安裝在電機空載軸端的編碼器隨時檢測轉子磁極位置，不斷獲取位置角度信息，通過檢測實時知道，也就是說可以進行實時坐標變化，轉換后的電流控制逆變器產生PWM波形來控制電機。3位置和速度檢測
交流伺服電機配有編碼器，用于測量位置和速度。大多數情況下，直接來自編碼器的信號波形是不規則的，不能直接用于控制、信號處理和長距離傳輸。所以信號要整形濾波成矩形波再反饋給DSP。處理后的兩個正交編碼器信號A和B經電壓轉換后直接送到DSP的QEP引腳，由解碼邏輯單元產生轉向信號和四重脈沖信號。轉向信號根據兩個信號的相位超前和滯后來確定。由于正反旋轉的問題，要求計數器具有可逆性。因此，通用定時器2被設置為定向遞增和遞減計數模式，并且倍頻正交編碼脈沖被用作定時器2的輸入時鐘來計數。計數方向由轉向信號決定。如果QEP1的輸入相位在前面，則向上計數，否則向下計數。位置和速度可以通過脈沖數和脈沖頻率來確定。每轉脈沖總數用m表示，T1處的脈沖數為m1，所以電機的轉角可以按下式計算。
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如果是多轉的情況下，再配合編碼器的Z相零位脈沖的計數值和相應定時器2的清零，就可以知道電機軸轉了多少圈多少角度了。電機轉子轉速的計算可以根據MT測速法，確定編碼器的速度公式如下：
M1—定時間內計數器記錄的編碼器脈沖數；
M2—定時間內記錄的DSP的時鐘脈沖數；
N—編碼器線數，也就是倍頻前的編碼器的脈沖數；
Fclk—DSP的時鐘脈沖頻率。
4 結語
綜上所述，本文研究的數字交流伺服驅動器，實行了模塊化設計，硬件結構簡單，軟件編程容易。可以輕松實現PC機或者PLC與控制器的通信，這樣就實現了上位機能夠接受控制系統的實時參數和向伺服控制系統傳遞參數，對伺服系統進行直接的控制。
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