伺服系統(tǒng)是一種輸出能夠快速而精確地響應(yīng)外部的輸入指令信號的控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制和家用電氣、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對伺服設(shè)備的性能也提出了越來越高的要求。因此，研制高性能、高可靠性的交流伺服系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 在伺服領(lǐng)域，永磁同步電機(jī)在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機(jī)更為優(yōu)秀的運(yùn)行性能和更廣泛的適用范圍，被越來越多的應(yīng)用到交流伺服系統(tǒng)。以數(shù)字信號處理技術(shù)為基礎(chǔ)、以永磁同步電機(jī)為執(zhí)行電機(jī)，采用高性能控制策略的全數(shù)字化永磁同步交流伺服控制系統(tǒng)必將成為伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。 本論文在研究永磁同步電動機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了磁場定向矢量控制理論，確定了id=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。本文采用TI公司生產(chǎn)的專門用于電機(jī)控制的數(shù)字信號控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片，設(shè)計(jì)了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機(jī)伺服控制系統(tǒng)。論文詳細(xì)論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，包括功率驅(qū)動電路，供電電路與電源電路以及傳感器電路等等。軟件開發(fā)均在TI的CCStudl02.2集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用匯編語言編寫，完成了主程序模塊和子程序模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等功能，實(shí)現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制，同時給出了主程序和各個子程序模塊的流程圖。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于DSP實(shí)現(xiàn)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、速度超調(diào)小、轉(zhuǎn)矩脈動小等特點(diǎn)，具有良好的動靜態(tài)特性以及較高的精度。基本達(dá)到了課題預(yù)期的效果，從而證明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電機(jī) 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-18
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交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備，如工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、加工中心等的關(guān)鍵性技術(shù)，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關(guān)鍵在于伺服控制器對電機(jī)動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制，要獲得良好的電機(jī)動、靜態(tài)性能關(guān)鍵在于伺服控制器的控制算法。為此，本文開展了主要針對電機(jī)控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目為支撐。 本論文在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理，并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題，設(shè)計(jì)了基于TI公司電機(jī)數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元；基于三菱公司智能化功率器件IPM設(shè)計(jì)了控制器的功率單元；以及電源單元和相關(guān)電路的保護(hù)單元。 基于電機(jī)矢量控制原理，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)的矢量控制模型，在原有研究的基本PID控制基礎(chǔ)上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應(yīng)用于電機(jī)控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計(jì)原理，構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行該系統(tǒng)的仿真研究和實(shí)際應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 本文的重點(diǎn)是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)計(jì)原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型，應(yīng)用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗(yàn)證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進(jìn)行對比分析。在實(shí)際硬件平臺驗(yàn)證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實(shí)際結(jié)果對比得出結(jié)論，模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內(nèi)交流伺服電機(jī)等硬件技術(shù)逐步成熟，高運(yùn)算能力的控制芯片與電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點(diǎn)，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計(jì)了交流永磁電機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機(jī)的物理方程，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機(jī)控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計(jì)一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機(jī)M16C匯編語言混編，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實(shí)時控制性能；由軟件方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進(jìn)行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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隨著現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展，先前困擾著交流伺服系統(tǒng)的電機(jī)控制復(fù)雜、調(diào)速性能差等問題取得了突破性的進(jìn)展。交流伺服系統(tǒng)的性能日漸提高，價格趨于合理。交流伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)尤其是在高精度、高性能要求的伺服驅(qū)動領(lǐng)域成了現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。由于感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，制造容易，價格低廉等優(yōu)勢，因而感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)具有很好的發(fā)展前景，代表了將來交流伺服技術(shù)的發(fā)展方向。 首先，本文結(jié)合大量的文獻(xiàn)資料，總結(jié)和分析了當(dāng)前交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，明確了加強(qiáng)開發(fā)交流感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)的意義。 其次，深入研究了矢量控制的坐標(biāo)變換理論和交流感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)闡述了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制原理，建立其相應(yīng)的控制方程。結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的原理，提出了交流伺服系統(tǒng)的控制方案。 再次，本研究以DSP TMS320F2812A為核心控制單元，以一體化智能功率模塊(ASIPM)為功率電路主體，基于模塊化設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一臺軟、硬件結(jié)合的全數(shù)字化控制系統(tǒng)；并對設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了理論研究和實(shí)踐探索。 最后，對感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。本文通過實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的有效性和可行性，并指出了系統(tǒng)進(jìn)一步的改進(jìn)方向。
標(biāo)簽： DSP 交流伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-01
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伺服電機(jī)原理與應(yīng)用 伺服電機(jī)原理與應(yīng)用.pdf
標(biāo)簽： 伺服電機(jī)
上傳時間： 2013-07-02
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在交流伺服系統(tǒng)中,永磁同步電動機(jī)(PMSM)作為執(zhí)行元件具有高效、節(jié)能、便于維修的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服單元及機(jī)器人等需精確定位的裝置中.由于PMSM驅(qū)動系統(tǒng)受電機(jī)參數(shù)變化、外部負(fù)載擾動、對象未建模和非線性動態(tài)特性等不確定性的影響,因此,采用并發(fā)展先進(jìn)的控制技術(shù),不斷改善與提高位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)響應(yīng)特性及對系統(tǒng)參數(shù)變化的自適應(yīng)性和抗干擾性是一個必然趨勢.該文對PMSM的控制機(jī)理和特性作了較為深入的分析;建立了PMSM的數(shù)學(xué)模型,并采用了id=0的矢量控制策略;對控制系統(tǒng)組成及控制方式作了分析和比較,在此基礎(chǔ)上建立了電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的三閉環(huán)控制系統(tǒng),對作為反饋主回路的位置環(huán)采用了模糊CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法,該方法兼具模糊控制器的快速性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力;構(gòu)建了針對PMSM位置伺服系統(tǒng)的模糊CMAC控制器結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的算法;利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真工具(Matlab下的Simulink)對所提出的控制策略進(jìn)行了數(shù)字仿真和分析;仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的控制策略對PMSM位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制具有良好的魯棒性能和快速性.該文首次提出將兼具快速性和自學(xué)習(xí)能力的模糊CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器應(yīng)用于PMSM位置伺服系統(tǒng)中,可以說該文為發(fā)展高性能PMSM位置伺服系統(tǒng)提供了充分的技術(shù)資料,也為今后進(jìn)一步提高其性能提出了新的思路和方法.
標(biāo)簽： CMAC PMSM 模糊 位置伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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這篇論文在系統(tǒng)分析國內(nèi)外雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，選定以ARM為內(nèi)核的基于ARM+FPGA的雷達(dá)伺服控制器為研究對象。 首先，根據(jù)雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)功能要求與性能指標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)：選擇基于ARM920T的S3C2410和Altera公司的FPGA芯片EP1C12Q240作為主控芯片，ARM與FPGA的連接形式采用中斷+存儲器的形式；將ARM與FPGA上多余的引腳引出作為將來升級的需要；還畫出ARM+FPGA的雷達(dá)伺服控制器的系統(tǒng)圖并制作了PCB板。 其次，選用PID對伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對PID參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整。用Matlab7.1進(jìn)行仿真，其結(jié)果表明：該控制算法對系統(tǒng)具有良好的控制效果，性能較常規(guī)PID得到較大改善。 最后，根據(jù)FPGA在伺服系統(tǒng)主要任務(wù)，用VHDL語言和原理圖在FPGA芯片中分別編制實(shí)現(xiàn)DAC0832接口控制功能、光電編碼器與脈沖發(fā)生電路的程序代碼；并在Quartus II6.0環(huán)境下通過仿真，且得到仿真的波形符合系統(tǒng)功能要求。采用C語言編寫在ARM中實(shí)現(xiàn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法的代碼，通過CodeWarrior for ARM的編譯無誤后，生成可執(zhí)行文件.axf,，調(diào)用AXD進(jìn)行在線仿真調(diào)試。仿真結(jié)果表明：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法對伺服系統(tǒng)能夠進(jìn)行有效控制。 結(jié)果表明：ARM作為伺服控制器的內(nèi)核，其性價比與集成度高：用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)接口電路使伺服控制器的可靠性高、速度快、可配置及連接方式靈活。因此采用基于ARM+FPGA的雷達(dá)伺服控制器，提高了系統(tǒng)的開放性、實(shí)時性、可靠性，降低了系統(tǒng)功耗，具有重要的應(yīng)用價值。
標(biāo)簽： ARMFPGA 雷達(dá) 伺服 制器設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-06-30
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隨著我國加入WTO，我國逐漸成為世界縫制設(shè)備生產(chǎn)和銷售中心。在縫制設(shè)備行業(yè)占據(jù)極其重要地位的繡花機(jī)行業(yè)也因此而得到迅速發(fā)展，我國繡花機(jī)產(chǎn)量已占據(jù)全球繡花機(jī)產(chǎn)量的70％。但是，我國的繡花機(jī)行業(yè)在發(fā)展的過程中仍存在和面臨著很多問題。一方面是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量，我國的繡花機(jī)主要以中低檔為主，在噪聲、刺繡質(zhì)量、效率、產(chǎn)品壽命以及維護(hù)性等方面與國外先進(jìn)機(jī)型存在較大差距；另一方面是技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力，作為繡花機(jī)全部技術(shù)核心的控制器，國內(nèi)能開發(fā)的公司屈指可數(shù)，缺乏有效的競爭，且技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力無法與國際企業(yè)相抗衡。 針對上述情況，本文分析了繡花機(jī)的工作原理和當(dāng)前主流繡花機(jī)的控制方式及特點(diǎn)，在研究室已完成的中低速平繡型工業(yè)繡花機(jī)課題的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于硬實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)WinCE5.0，以32位RISC架構(gòu)ARM9處理器S3C2440A為主控芯片，以MAXII系列CPLDEPM1270為接口芯片的高速繡花機(jī)控制器。整個繡花機(jī)以高速，高質(zhì)量為目標(biāo)，以伺服電機(jī)作為主軸驅(qū)動，步進(jìn)電機(jī)作為X/Y軸驅(qū)動，帶USB接口和Ethernet接口，預(yù)留特種繡接口，帶高分辨率彩色觸摸屏，功能豐富，操作方便。 本文分7章，第一章闡述了課題背景，繡花機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)；第二章從原理出發(fā)完成了需求分析，硬件和操作系統(tǒng)選型和項(xiàng)目規(guī)劃；第三章完成了總體硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)并重點(diǎn)介紹了驅(qū)動系統(tǒng)，CPLD單元，主控制板的設(shè)計(jì)和各種資源的分配；第四章在分析WinCE及其項(xiàng)目開發(fā)流程和環(huán)境構(gòu)建的基礎(chǔ)上，完成了軟件的總體框架設(shè)計(jì)并介紹了相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。第五章主要是驅(qū)動程序和運(yùn)動控制模塊并以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開發(fā)為例介紹了流驅(qū)動的開發(fā)過程和相關(guān)的技術(shù)要點(diǎn)。第六章設(shè)計(jì)了一種自主的內(nèi)部花樣格式并完成了相應(yīng)的測試。最后一章是對本課題的總結(jié)和展望。 本文不僅從項(xiàng)目研究與開發(fā)和軟件工程的高度詳細(xì)探討了基丁ARM和WinCE5.0的繡花機(jī)控制器的整個開發(fā)過程，也具體的從硬件設(shè)計(jì)，資源配置，軟件編寫，驅(qū)動開發(fā)，運(yùn)動控制和花樣處理等多個方面進(jìn)行了深入的分析和研究。本課題的工作對于高速高檔繡花機(jī)的開發(fā)具有很好的參考價值和實(shí)踐意義，對于提升國內(nèi)繡花機(jī)行業(yè)在高端市場與國外企業(yè)的競爭力，提升民族品牌價值，改變國內(nèi)繡花機(jī)控制器被少數(shù)公司所壟斷，增加良性有效競爭有積極影響。
上傳時間： 2013-06-29
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電液位置伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實(shí)現(xiàn)各種參量反饋等優(yōu)點(diǎn)，因此它已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟(jì)和軍事工業(yè)的各個技術(shù)領(lǐng)域。近年來，對電液位置伺服系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性等控制性能提出了新的要求，作為電液位置伺服系統(tǒng)核心的控制器，起到更為關(guān)鍵的作用。 現(xiàn)階段，嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)過程、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能儀器儀表、機(jī)器人控制、數(shù)控系統(tǒng)等，嵌入式微處理器嵌入實(shí)時操作系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)的基于單片機(jī)控制系統(tǒng)功能不足和基于PC的控制系統(tǒng)非實(shí)時性的缺點(diǎn)，其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統(tǒng)控制的要求，在控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文以實(shí)驗(yàn)室的電液位置伺服系統(tǒng)為研究對象，按照系統(tǒng)的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制的一種方案，設(shè)計(jì)了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統(tǒng)控制器的開發(fā)設(shè)計(jì)中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎(chǔ)上，通過外部擴(kuò)展，使得系統(tǒng)控制器具有豐富的硬件資源，開發(fā)了A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A(PWM)轉(zhuǎn)換電路、伺服放大電路、串行接口等電路，同時為了使得控制器的程序代碼具有較強(qiáng)的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性，使用了操作系統(tǒng)，通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ?qū)崟r內(nèi)核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中，并編寫了A/D、數(shù)字濾波、D/A(PWM)等軟件程序，通過編譯、調(diào)試、驗(yàn)證，程序運(yùn)行正常。在對電液位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的選擇中，分別采用PID、滑模變結(jié)構(gòu)、模糊自學(xué)習(xí)滑模三種控制策略進(jìn)行仿真比較，得出采用模糊自學(xué)習(xí)滑模控制策略更有利于系統(tǒng)控制。
標(biāo)簽： ARM 微處理器 伺服控制系統(tǒng) 電液位置
上傳時間： 2013-04-24
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由于永磁伺服電機(jī)具有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 小，響應(yīng)速度快，效率高，功率密度高，電機(jī)體積小，消除電刷而減少噪音和維護(hù)等其他電機(jī)難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，在高性能位置伺服領(lǐng)域，尤其為伺服電機(jī)組成的伺服系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。 永磁無刷電機(jī)有兩種形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以pmsm 為伺服電機(jī)的伺服系統(tǒng) 目前實(shí)現(xiàn)永磁同步電動機(jī)的控制主要采用dsp、dsp+fpga和dsp+asic三種途徑。而前兩種方式實(shí)現(xiàn)位置控制編程量較大，美國國際整流器公司針對高性能交流伺服驅(qū)動要求，基于fpga技術(shù)開發(fā)出了完整的閉環(huán)電流控制和速度控制的伺服系統(tǒng)單片解決方案—irmck201。本文就是基于這種數(shù)字運(yùn)動控制芯片，設(shè)計(jì)了dsp和irmck201的交流伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)簡單，編程任務(wù)小，開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，對其他交流位置伺服控制系統(tǒng)也具有很好的推廣意義。
上傳時間： 2013-06-07
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