单片机伺服电路调试检测电路设计(3)

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1.1.4 伺服电路

伺服的三个环控制伺服一般为三环控制，所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统[ ]。最里面的的PID环就是电流环，电流环用来控制电机转矩，此环完全在伺服驱动器内部进行，因此电机的各相的输出电流可以通过霍尔装置检测器然后可以负反馈到设定电流值进行PID调节，最终的目的是达到使输出电流最大可能性的接近于设定电流，因此在转矩模式下驱动器的运算会变得最小，导致了动态响应也是最快的了。3环的第2环是速度环。在此环中，伺服电路是用经过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节的。速度环控制就同时包含了速度环和电流环又是因为它的环内PID输出直接就是电流环的设定电流，因此从另一方面来说所有的模式都要包含电流环，因为电流环是避不开的环控制。第3环是位置环，它是处于最外面的环。根据实际情况来看，它既可以在驱动器和电机编码器之间构建也还可以在外部控制器和电机编码器或者最终负载之间构建。在位置控制环内部输出就是速度环的设定的情况下，位置控制模式系统进行了全部3环的运算，此时的系统运算量达到最大，因而动态响应速度也变得最慢[ ]。

1.2 伺服系统的发展状况

1.2.1 伺服系统的历史与发展

伺服（Servo）就是指系统跟随外部指令进行人们所期望的运动，而其中的运动要素包括位置、速度和力矩等物理量[ ]。纵观伺服系统的发展历史，从最早的液压、气动发展到如今的电气化，越发强大的伺服系统已经走过了四五十年了。伺服系统是伴随电的应用而快速发展起来的，科技的发展让伺服系统的理论和实践越发变得成熟。伺服系统跟着最近的新技术革命的春风，特别是微电子技术和计算机技术的一日千里，已经有了质的飞跃。它的应用几乎扩散到社会的各个生活方面。如今，随着科学技术的不断成熟发展，交流伺服电机技术凭借其优良性价比，逐渐取代直流电机成为伺服系统的新主导执行电机[ ]。

1.2.2伺服系统存在的前景展望

现代的伺服系统已经经历了从模拟化到数字化的转变，到目前数字控制环可以说是存在于生活的各个地方，比如换相、电流、速度和位置控制等等。伺服系统的迅猛发展，我们可以看到如下一些伺服系统发展的最新趋势：高效率化、直接驱动、高速、高精度、高性能化、一体化和集成化、通用化、智能化、网络化和模块化、从故障诊断到预测性维护、专业化和多样化、小型化和大型化。

1.3 单片机简介

本次毕业设计要求综合运用单片机技术等课程的相关知识，通过伺服电路的分析，来设计单片机控制的检测调试电路，编写单片机控制软件，所以很有必要来了解单片机。

单片机（Microcontrollers）是单片微型计算机的简称，它是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器以及串行通信接口等集成到一块硅片上，构成的一个虽然小但是完善的微型计算机系统[ ]。

回顾单片机的发展历程，现在单片机正朝着多功能、多选择、高速度、高性价比、大存储容量和强I/O功能及结构兼容的方向发展[ ]。

单片机的特点首先表现为高集成度，体积小，高可靠性[ ]。一块小小的晶体芯片上集成了很多功能部件形成单片机，因此这样的单片机集成度会很高，自然而然地体积也会变成最小。单片机可靠性高体现在固化的ROM不会轻易被破坏，信号能流畅地传递。单片机的控制功能也是非常的强大。单片机的指令系统拥有非常丰富的条件来分支转移，I/O口的逻辑操作及位处理，因此单片机非常适用于专门的控制功能[ ]。当然单片机还有其他许多特性，比如抗干扰能力强，适应温度范围宽，有很强的环境适应性。。