二、初始化程序設計

1、電機轉子初始定位

根據(jù)之前介紹的原理，本同步電機伺服驅動器系統(tǒng)采用的矢量控制理論是~=0的控制策略，即假定q電流為力矩電流，將電子電流解耦為勵磁電流和轉矩電流，其中為了實現(xiàn)電機轉子的磁場定向就必須知道轉子磁場相對于A相定子繞組的電角度。對于伺服驅動器，由于初始通電時系統(tǒng)的轉子位置是不定的，這就需要我們通過其他方法來獲取轉子的初始位置。

在本系統(tǒng)中用到的編碼器共有五個端口，即電源端口，地端口，A、B、Z三相信號端口。其中電源端口為U、V、W三相信號，通過這三路信號可以將一個360°的電角度區(qū)間劃分為6個均勻的區(qū)間。U、V、W信號之間會有不同的組合，而不同的組合在轉子運動時處于不同的60°區(qū)間，驅動器只要通過檢測信號組合處于哪個60°區(qū)間，即可大致判斷出轉子的電角度。

一般來說，伺服系統(tǒng)在實際工作過程中采用的電角度都處于每個區(qū)間的中間位置，即大電角度誤差為±30°。當電機開始轉動，編碼器的Z相信號會發(fā)出Z脈沖捕獲中斷觸發(fā)信號，這是一種根據(jù)編碼器Z相信號相對磁極位置固定，且每轉過一整圈就會出現(xiàn)的特點而發(fā)出的矯正信號，當系統(tǒng)收到這一矯正信息之后，便會消除電角度誤差。

由于存在電角度誤差，導致環(huán)球電機啟動時的電流解耦值是不準確的，實際產生的力矩電流波動范圍可達0.866?1.155倍，這在同步電機的運行過程中己經屬于較大偏差，很容易觸發(fā)系統(tǒng)硬件的欠流或過流警報，嚴重的情況下可能會燒毀元器件。通過下述措施可很好的解決這一問題:

1)適當減小力矩電流軟件限幅值。力矩電流軟件幅值的減小也會使實際輸出電流明顯減小，這樣即使解耦誤差很大，實際力矩電流也不會因過大而產生過流報警。但值得注意的是，不應將幅值限制過小，這樣會使得實際力矩電流過低，造成電機無法啟動。

2)適當減小硬件系統(tǒng)中過流報警電路的報警閾值。適當減小閾值即可消除因電路零漂導致的正負偏差，但同時需要注意不能將閾值設置過低，否則會導致報警頻繁，工作異常。

3)限制Z脈沖出現(xiàn)前的系統(tǒng)輸出。由于欠流或過流情況只會出現(xiàn)在系統(tǒng)初始通電階段，因此我們可以利用軟件在Z脈沖首次出現(xiàn)前對輸出信號進行限幅，保證系統(tǒng)的順利啟動，當系統(tǒng)接收Z脈沖信號并進行矯正之后即可取消限幅，恢復正常狀態(tài)。

2、初始化程序流程

驅動器通電運行時，初始化程序主要完成對寄存器、ARM外圍電流、EEPROM控制參數(shù)、屏幕顯示信息等的初始化操作。初始化流程圖如圖2所示。

由圖2可以看出，系統(tǒng)初始化主要完成系統(tǒng)控制的初始化操作，包括關閉看門狗和設定系統(tǒng)鎖相倍頻等，其他的輔助初始化操作還包括初始化PIE和外設等。在初始化過程中，為了防止PWM不同端口產生誤動作，需要關閉PWM;為了獲取轉子相對于光電編碼器的相對位置，需要在系統(tǒng)控制前對位置信號進行初始化。其中主要功能模塊的初始化過程

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