ARM微处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特色，依据ARM核的微操控器芯片不光占有了高端微操控器商场的大部分商场份额，一起也逐步向低端微操控器运用范畴扩展，ARM微操控器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微操控器基。提出了应战。ARM微处理器及技能运用到了许多不同的范畴，如工业操控范畴、无线电通讯范畴、网譬络运用、消费类电子产品以及数字成象与安全产品傍边，凭仗其长处将来还会得到愈加广泛的运用。本文经过剖析竹节纱设备的工艺要求，规划了具有竹独立操控结构的永磁同步电机伺服操控体系，由ARM和接触屏构成操控器，并在ARM核中移植嵌入式操作体系Windows CE，使其具有图形化的人机丕界面操作功用，支撑接触操作，能够方便快捷地进行体系参数和工艺操控参数的设置，并且能够动态显现操控体系当时的工作状况;以DSP为中心的驱动i器完结永磁同步电动机的操控整个体系选用高档计算机语言进行编程，能够较简单完结所需的工业与出产操控要求。
1 竹节纱出产的工艺要求
在纺纱进程中经过改动瞬时牵伸倍数或添加附加纤维，使在纱线长度方向上发生契合必定要求的粗节的纱线称为竹节纱，其中所发生的粗节称为竹节，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。现在一般选用变牵伸倍数的办法出产竹节纱，用伺服电动机独自驱动中、后罗拉，改动中、后罗拉与前罗拉的转速比就能改动纱线的牵伸倍数即纱线的粗细，操控伺服电动机转过的视点即可操控纱线的长度。
因为前罗拉的速度因工艺需求及外部原因发生改变，为坚持给定的转速比，中、后罗拉的速度有必要跟从前罗拉的改变。将每圈脉冲数为Ⅳf的正交编码器与前罗拉联合，测速周期 秒内计数器读得的编码器脉冲数为rb (计数器作业于4倍频方法)，则前罗拉的转速为：
中、后罗拉的根本转速为：
式中：c为牵伸倍数;η为牵伸功率;e为中、后罗拉与前罗拉的转速比，傍边、后罗拉以此速度工作时，所纺纱的直径便为基纱直径。通常用中、后罗拉的转速与根本转速的百分比口，aj(j=1，2，?)标明某一节纱与基纱直径的比，乘以伺服电动机所联减速齿轮箱的速比i可得伺服电动机的速度：
将式(1)、式(2)代入式(3)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πd，为取得长度为，Lj(j=1，2，?)的节纱，前罗拉应旋转
。由式(1)和式(4)可知，伺服电动机与前罗拉的转速比为
，因而伺服电动机应旋转
。若伺服电动机正交编码器每圈脉冲数为N ，DSP中的计数单元作业于4倍频方法，则伺服电动机转过相应转数计数得的脉冲数为：
2 伺服体系的规划
依据竹节纱出产工艺要求规划的伺服体系结构框图如图2所示。操控器首要由ARM和接触液晶屏组成，并辅以其它外围电路。以ARM为中心的操控器需求完结体系参数及工艺参数的输入、工艺进程显现、暗码设置、报警等功用。操控器接纳体系的输入量如机器的高速工作信号、低速工作信号、紧迫泊车信号，输出体系操控信号如竹节纱指示、伺服体系准备好、体系毛病等信号;为丈量前罗拉的转速，前罗拉编码器的A、 正交信号也输入到操控器傍边，操控器依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，驱动器依据脉冲周期与个数操控永磁同步伺服电机的速度和转过的视点，以此带动中、后罗拉工作。只需操控器能接连给驱动器宣布脉冲，永磁电动机便能够接连的工作。操控器运用Modbus协议，与驱动器中的DSP进行串行通讯，接纳DSP送来的工作参数，如电机的实践转速、电流等。
2.1依据ARM的操控器
操控器选用三星公司的S3C2440作为操控芯片，其内核为ARM公司的ARM920T处理器核，归于32位微操控器。片内集成了丰厚的功用模块，如USB接口、LCD操控器、ADC和DAC、DSP协处理器等，既可简化体系规划，又能进步体系牢靠性。图3为选用该芯片规划的竹节纱伺服体系操控器。接触液晶屏选用四线5.7英寸模仿屏，EEPROM用于贮存现场设置的参数。
在ARM中移植嵌入式操作体系Windows CE 5.0，Windows CE是微软开发的专用于嵌入式范畴：的一款可裁剪的32位实时嵌入式操作体系。和其他嵌入式操作体系比较，它具有牢靠性好、实时性高、内核体积小及可伸缩性、强壮的通讯才能等特色，所以被广泛用于各种嵌入式智能设备的开发，是当今运用最多、增加最快的嵌入式操作体系。
以串V1通讯为例来阐明在此体系下对外设操作的流程。每次翻开或封闭串口都要调用文件API对;串口设备进行拜访，文件API被操作体系转发到FileSys.exe进程中，当FileSys.exe识别是对设备操作的信息，便会把履行交给设备管理器处理;设备管荤理器将依据详细的恳求，调用串口驱动程序中的接口;终究，驱动程序担任与硬件的交互。
此处的USB接口既能够用来衔接规范的鼠标，又能够接u盘。竹节纱出产的工艺参数能够经过此接口存储在u盘中，也能够挑选存储在ARM核外扩的EEPROM傍边。体系的输入信号如高速工作信号、低速工作信号和紧迫泊车信号经过I/O口输入给操控器，此外伺服指示信号、毛病信号等输出信号也是经过I/0口输出。
2.2依据DSP的驱动器
永磁同步伺服驱动体系的硬件结构如图4所示。本方案永磁同步电动机的额外功率为2 kW，额外转速为2 000 r/min，额外电压200V。编码器两路正交信号的分辨率为每转2500个脉冲，别的还三路对称的U、V、W信号，用于点击起动和决议磁极的初始方位。三相变频器中整流和逆变部分选用功率模块，电流采样选用变比为1：1 000的霍尔元件完结对主回路的电流信号的采样，DSP芯片选用TI公司的TMS320F2812。
TMS320F2812的事情管理器模块中，运用3个比较单元的任何一个与通用定时器1(事情管理器A)或通用定时器3(事情管理器B)、比较单元、死区单元和输出逻辑结合运用就能发生一对死区和极性可编程的PWM信号，经过相应的六路输出引脚输出。图5为DSP伺服软件框图，软件首要包含三部分，榜首部分DSP依据外部输入的工作信号和接触屏上输入的速度方位指令，与电机反应的方位和速度信号进行PI调理，给出转矩指令，励磁重量一般给定为零。第二部分依据采样得到的相电流i 、i 和方位信号0 进行坐标改换。软件的第三部分是运用空间矢量PWM(SVPWM)算法，求得三相逆变器开关信号的占空比即导通时刻，送入DSP的比较寄存器，输出6路开关信号PWM1～PWM6。
3 试验
将该设备安装在改造后的环锭细纱机上，现场运用标明体系安稳牢靠，达到了预订体系规划要求。图6是纺制不同纱型时前罗拉编码器和伺服电动机速度反应波形，图6a是纺正常纱的波形，前罗拉编码器每圈1024线，测得的脉冲周期为360μs，因而其转速为163r/min，驱动中、后罗拉的伺服电动机编码器反应的脉冲数经分频后为每圈400个，测得的脉冲周期为1 ms，其转速为150 r/min，两者坚持安稳的速比。图6b是纺竹节纱的波形，基纱对应的伺服电动机转速为150r/min，速度反应的波形周期应为1 ms，竹节纱对应的转速为375 r/rain，速度反应的波形周期应为400μs。为明晰起见，图6b只捕获了伺服电动机转速由375 r/min向150r/min降速的一个片段，640μs对应的转速为234r/min，840s对应的转速为179r/min。
4 结 语
本文运用ARM和DSP双处理器的合作，完结了竹节纱出产操控体系中伺服操控器的规划。ARM作为主处理器，担任出产进程的工艺操控，以及体系输入、输出信号的处理;DSP作为从处理器，首要完结电机的操控功用。现场工作标明，此体系安稳牢靠，达到了预订的规划要求，具有很高的性价比。
