嵌入式领域中电机控制应用的可编程片上系统（PSoC） 控制系统, 嵌入式, 负反馈, 电机, 领域

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关键字：嵌入式   电机控制   可编程片上系统   PSoC  
无论是小到手持设备还是大到机械机床，在当今的嵌入式和工业应用中，控制系统的基本要素仍然占据着举足轻重的地位。大多数自动控制系统都采用负反馈机制来控制物理参数，如位置、速度、扭矩、电压、电流以及强度等。在此，需要控制的参数均由适当的变换器进行感测，之后再反馈回输入与参考值进行比较。将经采样的输出信号与参考输入相减，即是所谓的负反馈。差异信号（“误差”）放大后会驱动系统（激励），让输出接近参考值。换言之，系统可最小化误差信号，因而是一种闭环控制系统。电子机械系统在传统控制系统中占绝大多数，而电机控制则是一种常见的应用。


图1：控制电机速度的闭环系统


一般说来，可将电机控制系统分为各种不同的子系统，如速度、位置或方向控制系统等。我们首先看一下构造简单的速度控制系统，其电机采用常量电压（V）。在默认情况下，电机在特定的供电电压（V）下具有特定的转速（x）。如果向电机施加相同电压（V）的负载，那么其转速可能下降（y）。这样，我们就不能控制电机的速度，也就是说不能确保转速不受任何外部因素的影响。这是一种开环系统，因而我们要采取一定的反馈机制，以便能感应电机的速度并对有关因素进行补偿。

图1显示了闭环电机控制系统。这里，运动控制器将来自反馈系统的信号与实际输入进行比较，以获得误差信号，然后将其放大后提供给电机。在此系统中，向电机馈送校正因数的“运动控制器”和“放大器”模块可一起由混合信号控制器实现，而光学转动编码器则作为传感器，因为我们能通过控制器轻松对该组件的输出信号进行解码。下文将对上述各个系统的模块做进一步地阐述。