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Sigma-Delta 调制器为运动控制提供调谐反馈
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2022-11-28
王秀兰
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机器人应用要求对驱动许多机器关节的电机进行精确控制。控制系统需要知道各种手臂和执行器的位置，以确保可靠和安全的操作。效率要求还要求实时更好地了解电机外壳内的转子运动。机器人应用要求对驱动许多机器关节的电机进行精确控制。控制系统需要知道各种手臂和执行器的位置，以确保可靠和安全的操作。效率要求还要求实时更好地了解电机外壳内的转子运动。图 1：通用电机控制信号链。图 1：通用电机控制信号链。如果没有关于转子角度的信息（在高负载下容易打滑），控制电子设备可能会提供过多的电流，而这些电流只会以热量的形式浪费掉。为了感测位置和转子状态，控制算法的一个重要变量是电机绕组电流水平。从概念上讲，这是一个易于监控且成本低廉的变量，因为它只涉及提供从电机到控制电路的链接。但是，需要考虑许多因素以确保此信号尽可能准确。错误将导致丧失准确检测位置的能力，并不必要地增加浪费的能量。如果没有关于转子角度的信息（在高负载下容易打滑），控制电子设备可能会提供过多的电流，而这些电流只会以热量的形式浪费掉。为了感测位置和转子状态，控制算法的一个重要变量是电机绕组电流水平。从概念上讲，这是一个易于监控且成本低廉的变量，因为它只涉及提供从电机到控制电路的链接。但是，需要考虑许多因素以确保此信号尽可能准确。错误将导致丧失准确检测位置的能力，并不必要地增加浪费的能量。电机控制中最常用的电流传感器是分流电阻器、霍尔效应传感器和电流互感器。后两者提供隔离，这在处理高功率水平时至关重要，但会增加总体成本。分流电阻器电路通常仅限于测量 50 A 或更小的电流，但它们的优势是提供所有传感器类型中最线性的响应，并且成本更低。它们也适用于交流和直流测量。电机控制中最常用的电流传感器是分流电阻器、霍尔效应传感器和电流互感器。后两者提供隔离，这在处理高功率水平时至关重要，但会增加总体成本。分流电阻器电路通常仅限于测量 50 A 或更小的电流，但它们的优势是提供所有传感器类型中最线性的响应，并且成本更低。它们也适用于交流和直流测量。通过将分流电阻器与 sigma-delta 调制器耦合，可以获得准确和灵敏的结果。sigma-delta 采样和滤波技术有助于处理瞬态噪声的影响，并且可以支持超过 12 位的分辨率。通过将分流电阻器与 sigma-delta 调制器耦合，可以获得准确和灵敏的结果。sigma-delta 采样和滤波技术有助于处理瞬态噪声的影响，并且可以支持超过 12 位的分辨率。Texas Instruments的Texas Instruments的ADS1203ADS1203是专为包括电机控制在内的仪器应用而设计的 sigma-delta 调制器的一个示例 。该器件是一款单通道、二阶 sigma-delta 调制器，用于 DC 至 39 kHz 频率范围内的高分辨率 A/D 转换。是专为包括电机控制在内的仪器应用而设计的 sigma-delta 调制器的一个示例 。该器件是一款单通道、二阶 sigma-delta 调制器，用于 DC 至 39 kHz 频率范围内的高分辨率 A/D 转换。转换器的输出是数字 1 和 0 的流——其时间平均值与模拟输入电压成正比。使用经过滤波的 sigma-delta 调制器信号的一个关键优势是它将量化和瞬态噪声源转移到高频，从而可以使用低通滤波器轻松滤除。转换器的输出是数字 1 和 0 的流——其时间平均值与模拟输入电压成正比。
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