ARM和DSP设计的竹节纱控制系统伺服控制器方案.

1、ARM 和 DSP 设计的竹节纱控制系统伺服控制器方案摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTAC)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程 电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS 软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为126 MHz 阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于 0. 5 dB，采用 1. 8 V 电源，TSMC 0 18 卩 m CMO 工艺 库仿真，功耗小于 21 mV，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte摘要：根据纺织行业中竹节纱生产的工艺要求，设计了基于ARM 和 DSP 的双CP

2、U 永磁同步电动机伺服控制器。利用 ARM 和触摸液晶屏完成工艺参数的输入 与生产过程信息的显示，支持图形化人机界面和触摸操作；利用DSP 完成永磁同步电动机的磁场定向控制算法。该系统已成功应用在竹节纱生产线上，具有 很高的性价比和推广价值。引言ARM 微处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特点，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐 渐向低端微控制器应用领域扩展，ARMS 控制器的低功耗、高性价比，向传统 的 8 位/ 16位微控制器基。提出了挑战。ARM 微处理器及技术应用到了许多不 同的领域，如工业控制领域、无线电通讯领域、网譬络应用、消费类

3、电子产品 以及数字成象与安全产品当中，凭借其优点将来还会得到更加广泛的应用。显 本文通过分析竹节纱装置的工艺要求，设计了具有竹独立控制结构的永磁同步 电机伺服控制系统，由 ARM 和触摸屏构成控制器，并在 ARM 核中移植嵌入式操 作系统 Windows CE 使其具有图形化的人机丕界面操作功能，支持触摸操作， 可以方便快捷地进行 j 系统参数和工艺控制参数的设置，而且可以动态显示控 制系统当前的运行状态；以 DSP 为核心的驱动 i 器完成永磁同步电动机的控制 整个系统采用高级诨 ! 计算机语言进行编程，可以较容易实现所需的工业与生产 控制要求。1 竹节纱生产的工艺要求在纺纱过程中通过改变瞬

4、时牵伸倍数或增加附加纤维，使在纱线长度方 向上产生符合一定要求的粗节的纱线称为竹节纱，其中所产生的粗节称为竹 节，两粗节之间的纱线称为基纱。如图 1 所示，L1、L3 为基纱节长，L2、L4 为竹节节长，D 为基纱直径，D1、D2 为竹节直径。目前一般采用变牵伸倍数的 方法生产竹节纱，用伺服电动机单独驱动中、后罗拉，改变中、后罗拉与前罗 拉的转速比就能改变纱线的牵伸倍数即纱线的粗细，控制伺服电动机转过的角 度即可控制纱线的长度。由于前罗拉的速度因工艺需求及外部原因发生变化，为保持给定的转速 比，中、后罗拉的速度必须跟随前罗拉的变化。将每圈脉冲数为Wf的正交编码器与前罗拉联结，测速周期 秒内计数

5、器读得的编码器脉冲数为 rb （计数器 工作于4 倍频方式），则前罗拉的转速为：中、后罗拉的基本转速为：式中：c 为牵伸倍数；n为牵伸效率；e 为中、后罗拉与前罗拉的转速比，当 中、后罗拉以此速度运行时，所纺纱的直径便为基纱直径。通常用中、后罗拉将式、式 代入式 得到伺服电动机速度:设前罗拉直径为 d，则前罗拉的周长为nd，为获得长度为，Lj（j=1 ，2，?）的 节纱，前罗拉应旋转 工。电动机与前罗拉的转速比为口，因此伺服电动机应旋转。若伺服电动机正交编码器每圈脉冲数为 N，DSP 中的计数单元工作于 4 倍频方式，则伺服电动机转过相应转数计数 得的脉冲数为：2 伺服系统的设计根据竹节纱生产

6、工艺要求设计的伺服系统结构框图如图2 所示。控制器的转速与基本转速的百分比口，aj （j=1乘以伺服电动机所联减速齿轮箱的速比，2，?）表示某一节纱与基纱直径的比i 可得伺服电动机的速度:主要由 ARM 和触摸液晶屏组成，并辅以其它外围电路。以 ARM 为核心的控制器 需要完成系统参数及工艺参数的输入、工艺过程显示、密码设置、报警等功 能。控制器接收系统的输入量如机器的高速运行信号、低速运行信号、紧急停车信号，输出系统控制信号如竹节纱指示、伺服系统准备好、系统故障等信 号；为测量前罗拉的转速，前罗拉编码器的 A、正交信号也输入到控制器当 中，控制器根据相关参数实时计算出应发给驱动器的脉冲的周期与个数，驱动 器根据脉冲周期与个数控制永磁同步伺服电机的速度和转过的角度，以此带动 中、后罗拉运转。只要控制器能连续给驱动器发出脉冲，永磁电动机便能够连 续的运转。控制器使用 Modbus 协议，与驱动器中的 DSP 进行串行通讯，接收 DSP 送来的运行参数，如电机的实际转速、电流等。2.1 基于 ARM 的控制器控制器选用三星公司的 S3C2440 乍为控制芯片，其内核为 ARM 公司的ARM920 处理器核，属于 32 位微控制器。片内集成了丰富的功能模块，如USB接口、LCD 控