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[分享] 基于RT1050多轴伺服电机方案

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    [LV.8]以坛为家I

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    发表于 2020-12-22 12:41:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
    基于RT1050多轴伺服电机方案
    恩智浦的高性能Cortex-M7处理器,高达600MHz主频,完善的电机驱动外设单元,配合ZLG的AMetal-FOC开发平台,非常适合伺服控制等电机驱动的应用场合。


    2020年新冠疫情爆发,牵动着无数中国人的心,到现在部分地区依然在战斗状态,自疫情爆发以来,口罩几乎成为了生活必需品,曾经千金难求,制造口罩的口罩机也是一货难求,组成口罩机很重要的一部分就是里面的运动控制单元,如何精准地控制机械生产产品,今日我们介绍的ZLG通用多轴伺服电机方案也与之相关,还可用于纺织、冶金、包装印刷、机械手臂等场合,该方案基于NXP高性能Cortex-M7处理器,高达600MHz主频,完善的电机驱动外设单元,配合ZLG的AMetal-FOC开发平台,非常适合伺服控制等电机驱动的应用场合。
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    恩智浦i.MX RT高性能Cortex-M7


    i.MX RT1050是恩智浦推出的一款基于ARM Cortex-M7内核的高性能32位微控制器,最高工作频率达600MHz,丰富的外设资源,能同时驱动四路直流无刷或永磁同步伺服电机。


    1、ARM Cortex-M7@600MHz,512KB RAM;
    2、8/16bit 外部存储控制接口(SEMC)可外接SDRAM、Nor Flash、SRAM;
    3、双通道QSPI接口,外接Nor Flash;
    4、2 X USB-OTG接口;
    5、安全:随机数产生器(TRNG)、AES-128计算器、总线加密引擎;
    6、2 × 12-bit ADC,和4路模拟比较器;
    7、正交解码器和FlexPWM组件;
    8、最多同时驱动4路无感FOC或伺服FOC。
    22.png
    关于处理器的更多介绍请参考:https://www.zlgmcu.com


    软件平台
    在i.MX RT系列处理器上,ZLG提供了AMetal-FOC伺服驱动软件,该软件共分为 3 层,硬件层(HW)、驱动层(Drive)和标准接口层(API)。硬件层提供直接操作 MCU 寄存器的内联函数,效率最高;驱动层在硬件层上进一步简化了对外设的操作;标准接口层对常见外设进行了抽象,提取出了一套标准 API 接口,可以保证在不同的硬件上使用。在标准接口层定义了 AMetal-FOC伺服驱动,支持基于正交编码器的位置、速度和力矩等控制,只需调用相应的 API 函数,就可让电机转动起来,易学易用。
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    AMetal-FOC是专门针对FOC算法的一套软件,用户可以用此软件轻松让电机工作。一般情况下,在移植好驱动层后,用户直接调用应用层的功能函数,即可实现电机驱动,不用修改算法层的代码,如果满足不了需求,可以修改或增减应用层的代码。下面的程序演示了伺服位置控制过程,全部使用了应用层的功能函数。首先调用(1)、(2)和(3)初始化好底层硬件、获取用户预先配置好的电机参数、配置电机参数到0号电机、设置伺服算法和位置控制模式;接着调用(4)读取电机状态,如果有故障默认停止工作;然后调用(5)获取电机当前的角度位置,根据这个位置,再调用(6)和(7)让电机在1000~-1000的位置来回转动;最后调用(8)处理电机的内部状态。
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    硬件平台


    在i.MX RT系列处理器的伺服应用上,ZLG提基于MotorPort接口的电机驱动评估板。MotorPort 是在 ZLG AMetal 硬件接口规范-MiniPort 的基础上,扩展定义了针对电机的接口,此接口是 2×10 通用排针接口,通过该接口可以方便地将 MCU核心板与电机驱动板相连接,快速进行电机应用的评估。


    1、基于正交编码器,FOC力矩+速度+位置三环控制;
    2、支持参数自动测量,PID参数自动计算;
    3、支持开环拖动、霍尔拖动、高频注入、索引观测等多种编码器校准方式;
    4、三环控制时,每路电机执行时间小于2μS @i.MX RT1050。
    25.png
    同时由于i.MX RT拥有高速的运算性能和丰富的外设资源,一个核心板预留了四个MotorPort接口,可以外接四个驱动板、同时控制四路伺电机!


    这个视频演示的是 i.MX RT1050核心板,同时控制四路伺服电机,其中一路只使用正交编码器,当旋钮用,控制另外三路转到相应的位置。

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