基于组件技术的可重构伺服驱动软件设计

0 引言

　　伺服驱动采用全数字化控制技术，硬件结构简单，参数调整方便，产品的一致性和可靠性高，在所有自动化产品中发展最快。伺服驱动广泛应用于数控机床、机械设备、电子制造机械、武器装备等设备，具有非常广阔的市场前景。

　　多年来，伺服驱动产品的研究与开发一直围绕特定的被控对象而展开，如针对永磁同步电机、异步电机、直线电机等研发对应的伺服驱动产品。这种做法虽然有利于提高驱动与电机成套性、匹配性、性能综合优化，但也带来伺服驱动重复研发，通用性和扩展性差的问题。而这些电机类的被控制对象虽然类别不同，但在控制方法、实现部件上有很多相同或相似之处，因此采用模块化、全功能伺服驱动软件结构，在一个系统平台下，通过参数设置，实现系统的变结构，能够达到驱动不同电机的目的，实现最大限度的资源重用。

　　目前国际主流的伺服驱动都有软件化的技术发展趋势，即在相同的硬件支持下，由软件来不断提高和丰富产品功能，如科尔摩根的S700可通过参数配置驱动多种电机，西门子的S120可以自由组装不同的工艺相关模块。

　　因此，基于控制芯片性能的提高，实时操作系统和嵌入式组件技术的引入，本文设计了可重构的伺服驱动软件，实现功能模块的重用，从而解决不同电机及不同用户的控制需求。

1 伺服驱动软件及组件技术

　　1.1 伺服驱动软件特征

　　伺服驱动的作用在于接受来自其它装置的指令信号，驱动电机跟随指令运动，并保证动作的快速和准确，这就要求高质量的转矩、速度和位置控制‘41。伺服驱动一般实现高性能的扭矩、速度和位置

　　闭环控制功能，同时辅以一些工艺相关的功能。各功能根据用户需要，在现场利用伺服驱动内的参数进行定制和调整。其控制软件如图1所示。控制软件具有以下特征：

图1伺服驱动控制软件

　　(1)可控制多种被控制对象(永磁同步电机、异步电机、直线电机、力矩电机等)。

　　(2)不同对象的控制方法不同，但控制结构原理相似。

　　(3)包含大量工艺相关的功能模块。

　　(4)多个控制环节(扭矩、速度和位置)，不同环节有不同的控制周期。

　　(5)控制结构和实现功能由用户参数定制。