李万宝，田 达

（中电海康集团有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引言

随着科学技术水平的不断提高，伺服驱动器的性能有了极大地提高。 伺服驱动器也向着数字化、智能化、小型化、通用化方向发展[1]。目前，伺服控制技术在智能机器人、机械加工、数字机床等方面越来越重要，面向机器人关节、智能制造等小型化伺服控制器也逐渐成为研究的重点[2]。与此同时，这些领域也对小型化伺服控制器的响应速度、控制精度等提出了更高的要求。目前普通伺服控制器一般采用位置环、速度环、电流环的三闭环PID 控制，但是存在超调大、响应速度慢等缺点[3]。文献[4]提出采用速度加速度双前馈控制技术，提高了系统响应速度和跟踪特性，但采用位置指令进行微分运算，计算复杂度较大。

本文提出了采用S 曲线结果提取速度及速度前馈补偿的方法， 并由此研究出基于ARM7 内核的低压交流伺服驱动器，具有以下特点：采用microchip32 位数字控制器ATSAME70N21B， 运算速度400MHz， 并支持Ethernet，CAN，UASRT 等多种通讯方式；低电压输入，最高支持500W 输出；采用三闭环控制，其中基于S 曲线优化前馈控制，提高控制器的实时响应速度和控制精度。

1 系统硬件设计

系统整体硬件方案如图1 所示。整个系统包括了控制模块、电机驱动模块、信号采集模块、通讯模块、电源模块等。 控制模块选择ARM7 内核3ATSAME70N21B 进行开发。通过电机驱动电路实现整体的回路控制功能，包括：三相永磁直流伺服电机的驱动，主控输出PWM 后通过专用的驱动电路驱动MOS 管实现通、断功能，根据电机不同的位置驱动电机运转；……