基于CANopen協(xié)議的機(jī)器人高精度伺服運動控制算法研究.pdf

1、近年來工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展工業(yè)機(jī)器人越來越多的出現(xiàn)在各個工廠企業(yè)中發(fā)揮其生產(chǎn)高效、質(zhì)量可靠的生產(chǎn)服務(wù)能力，而其運動關(guān)節(jié)——電氣機(jī)器是保證工業(yè)機(jī)器人能可靠地，穩(wěn)定地，高效地工作前提，因此對機(jī)器人用電機(jī)及其電機(jī)控制的研究變得尤為重要。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，生產(chǎn)工藝的提高以及高性能的運動控制理論的研究發(fā)展，永磁同步電機(jī)及其伺服控制逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機(jī)伺服控制、三相感應(yīng)電機(jī)變頻控制更多的出現(xiàn)在以工業(yè)機(jī)器人為代表的高精度控制系統(tǒng)中。于此同時，隨

2、著數(shù)字信號處理和工業(yè)總線控制技術(shù)的發(fā)展，DSP逐漸代替單片機(jī)成為電機(jī)控制的核心，CAN總線通信逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的模擬信號控制成為運動控制的主流。因此，對于高精度的伺服運動控制研究具有重要的理論和實用價值。
　　本文以TI公司的C2000系列DSPTMS320F28335為核心，以機(jī)器人系統(tǒng)中的永磁同步電機(jī)為平臺，設(shè)計了一種性能優(yōu)越的交流電機(jī)控制器。本文首先針對永磁同步電機(jī)本體建立精確的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上闡述Clark-Park

3、變換的原理與算法;然后，根據(jù)建立后的數(shù)學(xué)模型依次設(shè)計合理電機(jī)的電流（轉(zhuǎn)矩）控制環(huán)，速度控制環(huán)，位置控制環(huán);進(jìn)而通過復(fù)頻域分析整定各個控制環(huán)節(jié)的控制參數(shù)，完成電機(jī)轉(zhuǎn)矩，速度，位置三閉環(huán)控制。
　　與此同時，通過CANopen總線協(xié)議實現(xiàn)伺服控制器與上位機(jī)MCU的通信，與傳統(tǒng)的模擬量控制，數(shù)字脈沖控制相比，上位機(jī)利用CANopen總線通訊協(xié)議控制指令控制機(jī)器人伺服器具有傳輸響應(yīng)速度快，精準(zhǔn)度高，抗干擾能力強等優(yōu)勢，更適合于工況環(huán)境惡劣