依据DSP的覆冰机器人操控体系研讨
DSP(digital signal processor)是一种共同的微处理器，是以数字信号来处理很多信息的器材。其作业原理是接纳模仿信号，转化为0或1的数字信号。再对数字信号进行修正、删去、强化，并在其他体系芯片中把数字数据解译回模仿数据或实践环境格局。它不只具有可编程性，并且其实时运转速度可达每秒数以千万条杂乱指令程序，远远超越通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强壮数据处理才能和高运转速度，是最值得称道的两大特征。
覆冰和积雪等原因时刻要挟着电力及通讯网络的安全运转[1-4]。覆冰机器人是针对去除输电线路覆冰的主动化设备。该机器人需求对行走电机、关节电机以及夹抓赶紧电机等多种电机进行伺服操控。电机的品种和数量相对繁复，因而机器人操控体系相对比较杂乱。本文首要研讨了覆冰机器人的行走电机伺服操控。行走电机需求带动机器人在线路上行走，当线路有较大覆冰时要带动除冰刀完结破冰作业。机器人在作业中，当遇到冰层厚不能接连行进时，主动完结撤退，加快前冲，进行断续除冰。
行走电机伺服操控选用以电机操控专用芯片TMS320LF2407为中心的全数字化无刷直流电机操控体系。选用全数字化操控办法能够有效地防止模仿操控中不稳定要素的搅扰。因为该机器人作业在强电磁环境中，因而全数字化操控办法能够有效地防止电磁搅扰。因为直流无刷电机具有结构简略、运转牢靠等沟通电机的一系列长处，又具有高速度、高效率、高动态呼应等直流电机的长处，因而该体系挑选直流无刷电机作为机器人轴驱动[5]。
1 操控体系整体结构规划
通过剖析直流电机的运动方程可知，电机加快度与其转矩成正比，而转矩又与其电流成正比，因而，要完结电机的高精度高动态功能操控，就需求一起对电机的速度、电流以及方位进行检测和操控。体系中包含方位检测环节和电流检测环节，别离检测电机的转速和电流。体系的硬件电路首要包含DSP体系、功率驱动电路、阻隔电路、方位检测电路和电流检测电路。体系的结构原理如图1所示。
数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门触及许多学科而又广泛运用于许多范畴的新兴学科。20世纪60年代以来，跟着计算机和信息技能的飞速开展，数字信号处理技能应运而生并得到敏捷的开展。数字信号处理是一种通过运用数学技巧履行转化或提取信息，来处理实际信号的办法，这些信号由数字序列表明。在曩昔的二十多年时刻里，数字信号处理已经在通讯等范畴得到极为广泛的运用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一范畴具有很强的实力。
2速度闭环操控
依据输入的设定值和反应量构成差错，通过一系列数字化调整构成PWM占空比的操控量，以此操控伺服电机的滚动速度或速度的改变。
速度闭环操控首要担任机器人行走速度和除冰时的速度改变操控。图2为无刷直流电机速度电流双闭环操控体系。对BLDCM 构成速度闭环操控时，通过光电编码器检测电机的滚动方向及转角并反应回DSP体系。
其间，
为一阶惯性环节的时刻常数
为电机在额外励磁下的反电动势常数;K1、K2别离为电流和速度反应的份额系数;K3=R为电机的相电阻;υg为电机给定转速;υs为电机反应速度;ig 为速度调理器的输出，即电流给定值;if为反应电流;ie为电流差错信号;Uc为PWM操控信号;Ud为电机直流端电压;E为电机相反电动势幅值;id为电机相电流;n为电机的实在转速。
3体系硬件规划
3.1 相电流检测
因为功率电子主回路选用两两通电办法。恣意时刻电流仅流入三相绕组中的两相，所以只需1个相电流检测传感器即可完结相电流的检测。运用旁路电阻检测各相电流。该电阻坐落三相全控功率改换电路的下端功率桥臂与地之间，一起起过电流维护效果。电阻上的压降信号通过扩大今后，送到TMS320F2407片上的A/D转化通道，通过A/D转化得到适宜的电流信号。A/D转化完毕今后，A/D转化模块会向CPU宣布中止请求信号，等候CPU对电流信号的检测。最终依据电流差错，在每个PWM周期开始时，对PWM脉冲的占空比进行调理[6]。
3.2 转子方位与转速检测
选用TMS320LF2407A完结三相无刷直流电机调速的操控和驱动电路。运用3个方位距离120°散布的霍尔传感器，由霍尔器材所输出的转子方位信号送到功率改换电路后，直接送至TMS320LF2407A的捕获单元进行处理。检测3个捕获口的状况能够得到当时3路方位信号的组合状况，然后得到转子方位。 捕获口CAP1～CAP3 捕获到的每一次跳变引发一次捕获中止，转子每转过一转，发生6次捕获中止。通过丈量相邻2次中止时刻距离得出电机转速。
3.3 驱动电路规划
电机操控驱动器选用IR2130芯片。IR2130芯片操控6个功率管导通和关断次序，完结操控电机的正回转。此驱动芯片自身给功率器材供给过电压维护。其内部含有逻辑维护电路，当呈现对级直通逻辑，芯片当即悉数输出低电平，关断一切MOSFET管。别的，功率回路维护器材中有检测电阻，电流过大时，检测信号通过逻辑判别，将PDPINT置为低电平，DSP内部计数器中止计数，一切PWM输出低电平，关断驱动电路，完结过电流维护[7]。
