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運動芯片(MoTIonchip)是一種性能優異的特殊運動控制芯片，易于擴展和使用。本文基于該芯片設計了一種DC刷/無刷伺服電機智能伺服驅動器，并將該驅動器應用于加氫反應器的超聲波檢測和成像系統中。上位機通過485總線分別控制DC有刷電機和無刷電機，取得了良好的控制效果，滿足了系統的高精度要求。
在傳統的電機伺服控制裝置中，通常使用一臺或多臺單片機作為伺服控制的核心處理器。由于這種伺服控制器外圍電路復雜，計算速度慢，控制效果不理想。近年來，許多新的電機控制算法被研究并應用于電機控制系統，如矢量控制和直接轉矩控制。隨著這些控制算法的日益復雜，需要一個具有高速計算能力的處理器來實現實時計算和控制。為了滿足這一需求，國外許多公司開發了高檔單片機和數字信號處理器(DSP)來控制電機。目前常用伺服控制器的控制核心大多由DSP和大規模可編程邏輯器件組成。該方案可以根據不同需求靈活設計性能良好的專用伺服控制器，但一般開發周期比較長。
MoTIonChip的特點
運動芯片(MoTIonChip)是一款高性能、易于使用的電機運動控制芯片，由瑞士Technosoft公司開發。它是一個基于TMS320C240的DSP，有很多專門用于電機伺服控制的可編程配置引腳。TMS320C240是美國TI公司推出的專用于電機控制的16位定點數字信號處理器。它具有高速計算能力和專為電機控制設計的外圍接口電路。MotionChip很好地利用了這種DSP的優勢，集成了各種電機控制算法，從而簡化了用戶的設計難度，是一種新型的電機專用控制芯片。MotionChip的優點是將所有必要的配置功能集成在一個芯片上，是快速、低投資設計各種電機類型全數字、智能驅動器的理想核心處理器。具有以下特征：
可用于控制DC有刷/無刷電機、交流永磁同步電機、交流感應電機、步進電機五種電機類型，易于嵌入用戶的硬件結構中；
可以選擇獨立工作或者主從模式，可以根據需要通過網絡接口設置多個伺服控制器協同工作；
全數字控制回路的實現，包括電流/轉矩控制回路、速度控制回路和位置控制回路；
可以實現各種指令結構：開環、轉矩、速度、位置或外環控制、步進電機的微步控制，可以實現控制結構的配置，包括交流矢量控制；
各種運動和保護傳感器(位置、速度、電流、扭矩、電壓、溫度等。)可以配置使用；
使用各種通信接口，實現RS232/RS485通信和CAN總線通信；
IPM Motion Studio基于Windows95/98/2000/ME/NT/XP平臺的高級圖形編程調試軟件，功能強大：可通過RS232快速設置、調整參數、編寫運動控制程序。其強大的運動語言包括：34種運動模式、決策、函數調用、事件驅動運動控制和中斷。所以開發使用方便。
PC控制可以通過動態鏈接庫TMLlib使用VC/VB實現；也可以和Labview、PLC無縫連接。通過動態鏈接庫，用戶可以開發電機控制程序，學習上層的控制策略。
運動控制系統設計
本文以運動芯片為控制器核心，以無刷DC電機/有刷電機/永磁同步電機為控制對象，設計了伺服驅動器。設計指標為：適用于12— 36V寬范圍DC母線電壓輸入，工業標準5V邏輯電源輸入，輸出電流3A，6A峰值電流。在設計伺服控制器之前，根據運動芯片和伺服電機的特點，總體功能設計如下：
采用位置環、速度環和電流環三環結構；三環采用PID調節器；電機參數設置采用計算機輔助計算和工程設置相結合的方法。
有通用的伺服控制器接口，可以使用提供的人機界面進行獨立參數設置，有網絡通訊接口進行獨立參數設置，方便外部監控。
伺服系統的整體系統結構可分為：運動芯片小系統、驅動電路、電流反饋檢測、外部控制接口、通信接口等。如圖1所示。伺服驅動器的硬件結構分為兩大部分：驅動電路部分：主要包括逆變橋、預驅動和電流檢測；
控制電路部分：包括反饋檢測、外部控制接口、通信接口和運動芯片小系統。
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