基于直流伺服電機的模塊化機械臂運動控制研究.pdf

1、模塊化機械臂與傳統(tǒng)機械臂相比具有開發(fā)周期短,工作范圍廣,易于維修等優(yōu)勢,已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點。本文涉及到的模塊化機械臂,一共有六個自由度,采用了直流伺服電機作為關(guān)節(jié)處的動力設(shè)備。機械臂沿著期望軌跡抓取或者移動就是靠六個關(guān)節(jié)的電機共同配合來完成的。提高每個電機的位置伺服控制精度,就可以改善整個機械臂的運動狀態(tài),更有效地跟蹤期望的軌跡。當(dāng)前國內(nèi)對模塊化機械臂的研究重點主要是硬件設(shè)計、軟件設(shè)計及算法仿真,而對提高單個電機位置伺服控制精度的

2、研究則比較少。本文通過實際的電機調(diào)試,最終設(shè)計了一套實現(xiàn)高精度位置伺服的控制方法。主要工作有:
　　 1.分析了當(dāng)前國內(nèi)外模塊化機械臂研究的現(xiàn)狀,闡述了控制的關(guān)鍵問題和對其擬采用的辦法。介紹了模塊化設(shè)計、控制系統(tǒng)、PID算法、CAN總線、直流電機、PWM原理、DSP等相關(guān)知識背景。
　　 2.針對模塊化機械臂的關(guān)節(jié),設(shè)計了系統(tǒng)硬件,編寫了軟件并測試驗證其有效性。實現(xiàn)了電機的速度伺服和位置伺服控制功能。本系統(tǒng)的驅(qū)動器由TM

3、S320LF2407型號的DSP和外圍電路構(gòu)成,關(guān)節(jié)模塊的動力設(shè)備是直流伺服電機。
　　 3.為了保證模塊化機械臂沿著指定軌跡運行時的平穩(wěn)性、作業(yè)精確性,提出了一個在50毫秒內(nèi)跟蹤到指定位置的問題。通過實驗,發(fā)現(xiàn)了一種現(xiàn)象:當(dāng)系統(tǒng)固定的情況下,對于同樣的PID參數(shù),系統(tǒng)在任何階躍信號作用下的上升時間都是固定的,而且在這段時間內(nèi),曲線近似于直線;更進一步地,當(dāng)系統(tǒng)固定的情況下,對于同樣的PID參數(shù),系統(tǒng)在任何分段常量信號作用下的跳