一種更簡便的高性能電流環控制設計方法

　　電流環控制在過程控制系統和自動化制造設備中起著至關重要的作用。為了滿足對高性能伺服系統的需求，制造商需要在基于高速FPGA和昂貴的信號鏈的復雜設計中實現更快的電流環控制解決方案。

　　然而，本文將展示，使用來自德克薩斯儀器的真實世界的解決方案，微控制器硬件和軟件能力的最新進展使得在不犧牲性能的情況下降低執行成本成為可能。

　　控制回路操作

　　在許多控制系統中，設計者依靠比例積分（PI）控制回路來管理當前或其他性能特性。原則上，這些控制器很簡單。它們使用期望的和被測量的性能之間的誤差來生成基于兩個錯誤處理路徑的輸出的校正信號（圖1）。比例（p）路徑將增益應用于錯誤；積分（i）路徑集成錯誤并放大結果。

　　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.