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Sigma-Delta 調(diào)制器為運(yùn)動(dòng)控制提供調(diào)諧反饋

2512879 2022-11-28 | pdf | 207.1KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

機(jī)器人應(yīng)用要求對(duì)驅(qū)動(dòng)許多機(jī)器關(guān)節(jié)的電機(jī)進(jìn)行精確控制。控制系統(tǒng)需要知道各種手臂和執(zhí)行器的位置，以確保可靠和安全的操作。效率要求還要求實(shí)時(shí)更好地了解電機(jī)外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人應(yīng)用要求對(duì)驅(qū)動(dòng)許多機(jī)器關(guān)節(jié)的電機(jī)進(jìn)行精確控制。控制系統(tǒng)需要知道各種手臂和執(zhí)行器的位置，以確?？煽亢桶踩牟僮?。效率要求還要求實(shí)時(shí)更好地了解電機(jī)外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。圖 1：通用電機(jī)控制信號(hào)鏈。圖 1：通用電機(jī)控制信號(hào)鏈。如果沒(méi)有關(guān)于轉(zhuǎn)子角度的信息（在高負(fù)載下容易打滑），控制電子設(shè)備可能會(huì)提供過(guò)多的電流，而這些電流只會(huì)以熱量的形式浪費(fèi)掉。為了感測(cè)位置和轉(zhuǎn)子狀態(tài)，控制算法的一個(gè)重要變量是電機(jī)繞組電流水平。從概念上講，這是一個(gè)易于監(jiān)控且成本低廉的變量，因?yàn)樗簧婕疤峁碾姍C(jī)到控制電路的鏈接。但是，需要考慮許多因素以確保此信號(hào)盡可能準(zhǔn)確。錯(cuò)誤將導(dǎo)致喪失準(zhǔn)確檢測(cè)位置的能力，并不必要地增加浪費(fèi)的能量。如果沒(méi)有關(guān)于轉(zhuǎn)子角度的信息（在高負(fù)載下容易打滑），控制電子設(shè)備可能會(huì)提供過(guò)多的電流，而這些電流只會(huì)以熱量的形式浪費(fèi)掉。為了感測(cè)位置和轉(zhuǎn)子狀態(tài)，控制算法的一個(gè)重要變量是電機(jī)繞組電流水平。從概念上講，這是一個(gè)易于監(jiān)控且成本低廉的變量，因?yàn)樗簧婕疤峁碾姍C(jī)到控制電路的鏈接。但是，需要考慮許多因素以確保此信號(hào)盡可能準(zhǔn)確。錯(cuò)誤將導(dǎo)致喪失準(zhǔn)確檢測(cè)位置的能力，并不必要地增加浪費(fèi)的能量。電機(jī)控制中最常用的電流傳感器是分流電阻器、霍爾效應(yīng)傳感器和電流互感器。后兩者提供隔離，這在處理高功率水平時(shí)至關(guān)重要，但會(huì)增加總體成本。分流電阻器電路通常僅限于測(cè)量 50 A 或更小的電流，但它們的優(yōu)勢(shì)是提供所有傳感器類(lèi)型中最線(xiàn)性的響應(yīng)，并且成本更低。它們也適用于交流和直流測(cè)量。電機(jī)控制中最常用的電流傳感器是分流電阻器、霍爾效應(yīng)傳感器和電流互感器。后兩者提供隔離，這在處理高功率水平時(shí)至關(guān)重要，但會(huì)增加總體成本。分流電阻器電路通常僅限于測(cè)量 50 A 或更小的電流，但它們的優(yōu)勢(shì)是提供所有傳感器類(lèi)型中最線(xiàn)性的響應(yīng)，并且成本更低。它們也適用于交流和直流測(cè)量。通過(guò)將分流電阻器與 sigma-delta 調(diào)制器耦合，可以獲得準(zhǔn)確和靈敏的結(jié)果。sigma-delta 采樣和濾波技術(shù)有助于處理瞬態(tài)噪聲的影響，并且可以支持超過(guò) 12 位的分辨率。通過(guò)將分流電阻器與 sigma-delta 調(diào)制器耦合，可以獲得準(zhǔn)確和靈敏的結(jié)果。sigma-delta 采樣和濾波技術(shù)有助于處理瞬態(tài)噪聲的影響，并且可以支持超過(guò) 12 位的分辨率。Texas Instruments的Texas Instruments的ADS1203ADS1203是專(zhuān)為包括電機(jī)控制在內(nèi)的儀器應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 sigma-delta 調(diào)制器的一個(gè)示例?。該器件是一款單通道、二階 sigma-delta 調(diào)制器，用于 DC 至 39 kHz 頻率范圍內(nèi)的高分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換。是專(zhuān)為包括電機(jī)控制在內(nèi)的儀器應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 sigma-delta 調(diào)制器的一個(gè)示例?。該器件是一款單通道、二階 sigma-delta 調(diào)制器，用于 DC 至 39 kHz 頻率范圍內(nèi)的高分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器的輸出是數(shù)字 1 和 0 的流——其時(shí)間平均值與模擬輸入電壓成正比。使用經(jīng)過(guò)濾波的 sigma-delta 調(diào)制器信號(hào)的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是它將量化和瞬態(tài)噪聲源轉(zhuǎn)移到高頻，從而可以使用低通濾波器輕松濾除。轉(zhuǎn)換器的輸出是數(shù)字 1 和 0 的流——其時(shí)間平均值與模擬輸入電壓成正比。