適用于攪拌摩擦焊機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、本文以基于2UPR/RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的混聯(lián)機(jī)器人為控制對(duì)象，針對(duì)其在攪拌摩擦焊上的應(yīng)用，基于STM32F4與FPGA開發(fā)了適用于攪拌摩擦焊機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制器，并研究了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制算法、交流伺服系統(tǒng)位置閉環(huán)控制算法以及攪拌摩擦焊機(jī)器人的力矩/位控制策略。
　　本文首先根據(jù)控制對(duì)象，設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制器的總體方案。運(yùn)動(dòng)控制器采用STM32+FPGA的雙核心架構(gòu)，根據(jù)各核心處理器特點(diǎn)的不同，分配了各自任務(wù)。針對(duì)交流伺服驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)了各個(gè)模

2、塊具體電路，包括編碼器信號(hào)輸入、模擬量電壓輸出、脈沖輸出以及開關(guān)量輸入輸出。
　　其次，研究了混聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制算法，分析了其插補(bǔ)策略與速度控制策略。采用STM32+FPGA的兩級(jí)插補(bǔ)，在笛卡爾空間中基于數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)原理構(gòu)造了空間直線與空間圓弧的插補(bǔ)算法，關(guān)節(jié)空間中構(gòu)造了DDA插補(bǔ)算法和PVT插補(bǔ)算法；分析推導(dǎo)了離散時(shí)間下直線加減速控制算法及速度前瞻控制算法。在MATLAB中驗(yàn)證了上述算法的準(zhǔn)確性。
　　然后，建立了交流伺

3、服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，針對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器工作在速度控制模式下，在運(yùn)動(dòng)控制器中分別采用滑?？刂坪土餍慰刂圃O(shè)計(jì)了交流伺服系統(tǒng)的位置閉環(huán)，并在交流伺服系統(tǒng)和攪拌摩擦焊機(jī)器人中驗(yàn)證了上述控制算法的性能；針對(duì)基于2UPR/RPS的混聯(lián)機(jī)器人在FSW上的應(yīng)用，結(jié)合FSW工藝，提出了適合FSW設(shè)備的力矩/位控制策略，并以電主軸電流作為反饋信號(hào)間接測(cè)量力矩。
　　最后，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)試運(yùn)動(dòng)控制器的性能。以交流伺服系統(tǒng)為控制對(duì)象，測(cè)試了脈沖輸出、編碼器