摘 要

伺服系统作为现代社会工业制造业的关键，其应用价值不言而喻。性能比较好的伺服控制系统可以提供非常灵活、方便、准确、快速的驱动控制。而电机直流伺服系统作为其中一员，也具备着非常重要的位置，为了能够更好地提高直流无刷电机伺服控制机构的控制精度，更好的实现其功能，并在一定程度上降低其成本，使其能够更加广泛地得以应用，本次设计通过比较，采用了电机运动控制专用芯片LM629芯片作为控制器设计了一种电机伺服控制器。LM629芯片是一种专门用于电机运动控制处理的芯片，它可以用在无刷直流电机和其它一些可提供增量式的位置反馈信号的伺服机构。它可以完成数字运动控制中的精度比较高的需要实时计算任务。它构成伺服系统的结构相对比较简单，由一片LM629芯片、一片主处理器、一台直流电动机、一片功率驱动器、一个增量式光电编码器就能够组成一个电机伺服系统,并且这种系统还具有有位置和速度2种控制模式，集成度相对比较高,需要的外围元件相对比较少，更加容易调试，很大程度上使高精度的运动控制系统的设计得到了简化。在本次设计中制作了硬件平台，并且编写了程序，实现了对电机的伺服控制。

关键词：伺服系统；LM629；直流电机；控制器

Abstract

The servo system as the key to modern society, industrial manufacturing, and its value is self-evident. Relatively good performance of the servo control system can provide a very flexible, convenient, accurate and fast drive control. The DC servo motor system as one, but also have a very important position, in order to better improve the control precision brush less DC motor servo control mechanism, to better achieve its function, and reduce the cost to some extent, so that it can be applied more widely, this design by comparison, the motor motion control dedicated LM629 chip as the controller design of a servo motor controller. LM629 chip is a dedicated motor motion control processor chip, brush less DC motor and can be applied to other available incremental position feedback signal servo mechanism. The device can complete the digital motion control with high precision real-time computing tasks. It forms the structure of the servo system is relatively simple, consisting of a LM629 chip, a micro controller, a DC motor, a power driver, an incremental optical encoder will be able to form a motor servo system, and this system also has positional and two kinds of speed control mode, integration is relatively high, relatively few external components needed, easier to debug, largely to make the design of high-precision motion control system has been simplified. In this design built hardware platform, and written procedures, servo motor control.

Key words：server system；LM629；DC motor；Controller

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计背景 1

1.2 设计目的和意义 1

1.3 论文研究内容及具体目的 2

1.4 论文主要结构 2

第2章 LM629芯片介绍 4

2.1 LM629芯片特点介绍 4

2.2 LM629芯片芯片管脚和工作原理介绍 4

2.2.1 管脚介绍 4

2.2.2 LM629工作原理简介 5

第3章 伺服系统简介 7

3.1 伺服系统 7

3.2 伺服系统主要作用 7

3.3 伺服系统的主要结构 8

3.4 直流伺服系统 8

第4章 电机直流伺服控制器硬件的设计 10

4.1 硬件电路及元件的选择 10

4.1.1 主处理器的选择 10

4.1.2 电机驱动芯片的选择 12

4.2 直流电机伺服系统硬件设计 12

4.3 在硬件设计过程中遇到的问题 13

第5章 电机直流伺服系统软件的设计 14

5.1 LM629芯片的软件系统设计 14

5.2 直流伺服系统软件系统的设计 16

5.3 在软件设计过程中遇到的问题 18

第6章 测试结果分析 19

第7章 总结与展望 20

参考文献 21

附录A 电路原理图 22

附录B 电路板印制图 23

附录C 实物图 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1 设计背景

国内工业技术近年来的蓬勃发展，使得制造行业的大型规模化生产需求越来越高。工业设备制造技术也是一直朝着稳定、快速、高效的趋势迅猛发展。而伺服控制系统作为工业设备行业控制体系的核心，也已经成为了控制领域的重要研究课题之一。电机直流伺服系统作为其中的一个组成部分，它不仅仅融合了直流电机的优点，还融合了交流伺服的优点，则逐渐的成为了伺服系统的最好控制对象。

电力电子技术与电机理论、控制理论的快速发展以及计算机技术的惊人发现，使伺服系统的发展取得了举世瞩目的成就。目前，已具有宽调速范围、高稳速精度、快动态响应、以及四象限运行等良好特点。近年来，国内外伺服系统不断涌现，各种性能指标不断提高。在现在的工业制造生产中所使用的伺服器控制系统，假如按照内部控制形式还有指令信号来划分的话，那么大致上可以分为数字伺服控制系统和模拟伺服控制系统。在前期，首先进行研究，并开始投入使用的伺服控制系统就是模拟伺服控制系统。现在许多实际上使用的伺服控制设备大多为模拟伺服控制系统，模拟伺服控制系统的实用技术相对比较成熟，但是模拟伺服控制的技术升级维护和控制精度都比较复杂，没有数字伺服系统控制性能优良，同时模拟伺非常容易受到外界环境影响，容易降低控制精度^[1]。

发展到目前为止，伺服控制系统的发展过程已经经历了液压、电气等过程。如果仅以其所驱动的电机类型来给电气伺服系统进行分类的话，那么大致可以分为直流伺服系统和交流伺服系统。在上个世纪50年代时，直流电机和无刷电机的发展都取得了长足进步，实现了产品化的发展，也使它在计算机的机械设备和外围设备上的应用变得更加广泛。近些年来我国工业制造行业一直在快速推进产业升级，这则提供了一个空前巨大且具有潜力的市场给我国的伺服系统行业。近些年来，伺服控制技术越来越成熟，数控机床、包装机械、电子专用设备等行业也是一直逗保持着相对较好的发展。与此同时，一些新兴行业，比如说新能源行业中的风电产业，它的伺服控制技术的应用亦使得我国伺服市场变得发展更加迅速^[2]。