空間機(jī)器人模塊化關(guān)節(jié)控制器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、"模塊化設(shè)計(jì)"的概念最早由美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)提出,它是針對常規(guī)機(jī)器人設(shè)計(jì)方法提出的一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建立的現(xiàn)代方法.采用模塊化方法設(shè)計(jì)的機(jī)器人系統(tǒng),具有重構(gòu)性好、冗余度高、結(jié)構(gòu)靈活、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域.隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號處理器(DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)成為高性能運(yùn)動(dòng)控制器的主要硬件平臺,為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法提供了可靠的保障.DSP采用基于軟件的控制策略,適合實(shí)現(xiàn)控制復(fù)雜,運(yùn)算精度要求高的控制任

2、務(wù);而FPGA則是基于硬件實(shí)現(xiàn)控制算法,適合實(shí)現(xiàn)需要大規(guī)模并行計(jì)算、但控制算法簡單、規(guī)則、運(yùn)算精度要求較低的任務(wù).可見,這兩種方法具有很好的互補(bǔ)性,可以根據(jù)實(shí)際需要選擇.文中主要討論了關(guān)節(jié)控制控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及關(guān)節(jié)控制器的兩種實(shí)現(xiàn)方法,論文具體內(nèi)容如下:(1)介紹了模塊化關(guān)節(jié)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成,在簡化模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一體化關(guān)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng);針對關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化等因素對關(guān)節(jié)性能的影響,設(shè)計(jì)了小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)節(jié)控制器.(2)介紹了

3、以Allegro公司的3936無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片為核心設(shè)計(jì)的功率放大電路.(3)在TI TMS320LF2407硬件平臺上,實(shí)現(xiàn)了基于DSP的模塊化關(guān)節(jié)控制器.軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想,將軟件劃分為五個(gè)模塊:主程序模塊、檢測模塊、控制模塊、脈寬調(diào)制模塊以及通信模塊.(4)在XILINX XC2S200硬件平臺上,實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的模塊化關(guān)節(jié)控制器.論文簡要介紹了FPGA的開發(fā)環(huán)境與設(shè)計(jì)流程.詳細(xì)描述了系統(tǒng)的各個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì):相