一种更简便的高性能电流环控制设计方法

　　一种更简便的高性能电流环控制设计方法

　　电流环控制在过程控制系统和自动化制造设备中起着至关重要的作用。为了满足对高性能伺服系统的需求，制造商需要在基于高速FPGA和昂贵的信号链的复杂设计中实现更快的电流环控制解决方案。

　　然而，本文将展示，使用来自德克萨斯仪器的真实世界的解决方案，微控制器硬件和软件能力的最新进展使得在不牺牲性能的情况下降低执行成本成为可能。

　　控制回路操作

　　在许多控制系统中，设计者依靠比例积分（PI）控制回路来管理当前或其他性能特性。原则上，这些控制器很简单。它们使用期望的和被测量的性能之间的误差来生成基于两个错误处理路径的输出的校正信号（图1）。比例（p）路径将增益应用于错误；积分（i）路径集成错误并放大结果。

　　Figure 1： A proportional-integral （PI） control loop generates a correction signal that combines the integrated measured signal error output with a path that applies a simple proportional gain to the error signal. （Image source： Texas Instruments）

　　Unlike simpler control applications， servo motor designs depend on three interdependent performance characteristics： position， speed， and current. To change position of the motor rotor， its velocity needs to change. In turn， to change its velocity， the current applied to the motor windings through pulse-width modulation （PWM） needs to change. Servo motor control developers reflect this loop interdependence in a cascade control structure as shown in Figure 2.