双轴伺服系统在工业控制领域应用非常广泛,常常作为工业生产线设备的子系统存在。常见的双轴伺服系统有XY平台、双旋转平台、二自由度电机等。伺服控制系统对双轴伺服电机的控制能力,直接决定了双轴伺服系统的性能。现有的双轴伺服控制系统采用运动控制器到伺服驱动器的架构,这种传统架构简单清晰,但是具有体积大、成本高、信号易受干扰、信号匹配耗时等缺点。　　为了解决上述问题,本文提出了新的伺服系统架构。新架构将运动控制器和两个伺服电机驱动进行整合,成为规划控制模块到功率放大模块的结构。运动控制模块完成了从规划到控制的全部运算。功率放大模块则放大电压和电流。基于这种新架构,本文开发出双轴伺服驱动器。双轴伺服驱动器是一种带有路径规划功能的驱动二自由度电机的驱动器。它可以完成从轨迹规划和速度规划到运动控制再到功率放大的整个双轴伺服控制流程。它适合用于驱动二自由度系统,如二自由度直线旋转电机,也可以用于驱动二自由度平台,如XY平台。和传统架构的伺服系统相比,双轴伺服驱动器体积更小,成本更低。更重要的是,在新架构下双轴伺服驱动器不再有运动控制器与伺服驱动之间通信受干扰的问题。　　本文围绕双轴伺服电机驱动的研发,提出了不同于传统伺服系统的双轴伺服驱动结构,阐述了伺服电机的控制原理。核心算法采用矢量控制算法。同时,运动控制使用改进式数字PID算法,在电机起动中使用初相位检测算法,在轨迹规划和速度规划中使用的直线插补和圆弧插补算法。　　硬件设计方面,本文完成了控制电路和驱动电路的设计,重点分析了器件选型,完成了信号处理,研究了电路抗干扰等。软件设计方面,本文实现了从驱动器基本功能到直线圆弧插补、速度规划的整个系统构建。软件设计的重点在于按照相应的算法原理实现各部分功能和充分利用控制芯片的运算能力。　　为了考察双轴伺服驱动器的性能,进行了一系列实验。实验中,以直线插补和圆弧插补运动下的轮廓误差和跟踪误差为指标,证明了本设计中的双轴电机驱动在用于XY平台的驱动时性能优于基于传统结构搭建,使用了现有工业产品的伺服系统。