基于DSP的工业缝纫机伺服控制系统设计与实现

摘要

服装业的发展对缝制质量提出了更高的要求。传统工业缝纫机控制系统是离合器伺服控制系统，调速性能比较差、静态特性比较差、体积比较大。它的缝纫质量已经不能满足要求。数字式工业缝纫机具有制动/启动快，调速范围广，定位精确等特点，能够有效的提高缝纫质量。数字式工业缝纫机技术的核心是缝纫机伺服控制系统的设计与实现。为了适应市场的发展要求，论文设计了数字式工业缝纫机伺服控制系统，主要完成了以下几方面工作：
　　(1)分析了直流无刷电机的工作原理和数学模型，在MATLAB中建立直流无刷电机的仿真模型，仿真结果验证模型建立的正确性。利用PID和积分分离PID算法做了闭环系统的仿真，仿真结果说明积分分离PID算法具有更好的动态静态特性。
　　(2)完成了工业缝纫机控制系统的软件和硬件设计与实现。硬件电路设计主要包括主控电路、功率驱动电路、按键显示电路。论文选择了微芯公司的DSPIC作为系统的主控芯片，根据系统的技术指标设计主控芯片外围电路。论文选择三相全控桥作为功率逆变主电路，选择IR2101作为逆变桥的驱动芯片，设计了逆变驱动电路，论文设计了基于TNY267的2路输出开关电源，分别为主控电路和逆变电路芯片供电。论文选择LCD1602液晶显示器来显示电机的运行状态。最后进行了系统硬件的抗干扰设计和硬件的实现。
　　(3)完成了系统软件的设计，软件部分包括初始化模块、按键显示模块、调速模块、故障处理模块。初始化模块包括寄存器初始化、A/D初始化、PWM初始化等。按键显示模块包括按键处理程序和LCD显示程序。调速模块包括速度采样程序、速度调节程序。故障处理模块包括过电流等异常信号的处理。最后，对系统软件进行抗干扰设计和软件的调试。
　　(4)对工业缝纫机伺服系统的相关技术指标进行测试，包括系统调速稳定性能、起动性能和制动性能测试。在不同速度下测试系统功能，测试结果表明：系统能够达到设计的指标。