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随着现代工业对精度、高速和高性能要求的不断发展，传统控制器已经不能满足高要求的场合。在许多要求高实时性和高效率的场合，需要用专用的数字信号处理器(DSP)来代替传统控制器的一些功能。特别是在控制算法复杂或算法改进优化时，DSP独特的快速计算能力得到了明显体现。
此外，随着集成电路制造技术和电力电子技术的发展，交流伺服也取得了长足的进步。智能电源模块和先进的电力电子器件的出现，集三相逆变器、保护电路、隔离电路和能耗制动电路的功能于一体，使交流伺服控制更加方便、功耗更低、开关时间更短、变频范围更宽、性能更优越。这些都使得交流伺服比DC伺服显示出明显的优势。1系统概述
在交流伺服数字系统的硬件中，采用DSP作为信号处理器，旋转编码器和电流传感器提供反馈信号，智能功率模块IPM作为逆变器，来自传感器的信号经过滤波整形后反馈给DSP进行运算。DSP通过对参考信号和反馈信号的处理和运算，调节伺服系统的电流环、速度环和位置环的控制，后输出PWM信号，隔离驱动IPM模块，实现电机的伺服闭环控制。系统的硬件结构如图1所示。
图1硬件结构图
系统的控制方式是三环，位置控制是外环和终目标，速度控制是中间环，电流控制是内环。为了保证动态响应速度，避免定位时的振动，电流环和速度环采用PID调节，位置调节器采用PI调节。系统的控制框图如图2所示：
图2控制系统框图
将编码器检测到的转子位置的实际信号与系统给定的位置信号进行比较，比较后的差值由位置调节器PI调节，然后将给定的速度信号与编码器检测到的实际速度信号进行比较，比较后的差值由速度调节器调节，然后输出给定的电流指令值，比较电流反馈的实际值后进行PWM控制。2矢量控制
在同步电机中，励磁磁场和电枢磁动势之间的空间角度不是固定的，因此调节电枢电流不能直接控制电磁转矩。通过电机的外部控制系统，电枢磁动势相对于励磁磁场在空间上定向，它们之间的角度被控制以保持固定值，并且电枢电流的幅度也被控制。这种控制方式称为矢量控制。
矢量控制相当于通过控制两相转子参考坐标d-q轴的电流来控制电枢三相电流。这种等效性可以通过前面的系统控制框图清楚地理解，可以用下面的公式表示：
安装在电机空载轴端的编码器随时检测转子磁极位置，不断获取位置角度信息，通过检测实时知道，也就是说可以进行实时坐标变化，转换后的电流控制逆变器产生PWM波形来控制电机。3位置和速度检测
交流伺服电机配有编码器，用于测量位置和速度。大多数情况下，直接来自编码器的信号波形是不规则的，不能直接用于控制、信号处理和长距离传输。所以信号要整形滤波成矩形波再反馈给DSP。处理后的两个正交编码器信号A和B经电压转换后直接送到DSP的QEP引脚，由解码逻辑单元产生转向信号和四重脉冲信号。转向信号根据两个信号的相位超前和滞后来确定。由于正反旋转的问题，要求计数器具有可逆性。因此，通用定时器2被设置为定向递增和递减计数模式，并且倍频正交编码脉冲被用作定时器2的输入时钟来计数。计数方向由转向信号决定。如果QEP1的输入相位在前面，则向上计数，否则向下计数。位置和速度可以通过脉冲数和脉冲频率来确定。每转脉冲总数用m表示，T1处的脉冲数为m1，所以电机的转角可以按下式计算。
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如果是多转的情况下，再配合编码器的Z相零位脉冲的计数值和相应定时器2的清零，就可以知道电机轴转了多少圈多少角度了。电机转子转速的计算可以根据MT测速法，确定编码器的速度公式如下：
M1—定时间内计数器记录的编码器脉冲数；
M2—定时间内记录的DSP的时钟脉冲数；
N—编码器线数，也就是倍频前的编码器的脉冲数；
Fclk—DSP的时钟脉冲频率。
4 结语
综上所述，本文研究的数字交流伺服驱动器，实行了模块化设计，硬件结构简单，软件编程容易。可以轻松实现PC机或者PLC与控制器的通信，这样就实现了上位机能够接受控制系统的实时参数和向伺服控制系统传递参数，对伺服系统进行直接的控制。
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