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基于四自由度机械臂控制系统的设计与研究

作　者: 焦保存
导　师: 过润秋
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 四自由度机械臂测速原理 PID算法脉冲宽度调制(PWM)
分类号: TP241
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 321次
引　用: 1次
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内容摘要

当今社会是一个高速发展的社会,数控技术关乎国民经济的命脉,一种好的数控技术的发展能够给社会的发展带来相当大的进步。开放式运动控制系统现在几乎已经成为数控技术的发展方向,尽管已经发展数载,但是还没有发展到成熟的阶段,还有待于学者们、工程师等进行进一步的研究和探讨。本论文是关于四自由度机械臂控制系统的研究与设计。该控制系统作为运动控制系统的一种,主要是面向底层,力争开发出一套稳定性高,可靠性强,定位准确的工业机械臂。本论文是在原有的电机驱动器的控制基础上,对控制系统又增加了一个控制回路,以提高控制系统的控制精度。本论文主要分析了被控制对象一机械臂本体,研究了有关该控制系统所涉及到的理论,讨论了硬件电路的设计及软件设计思想,最后对该系统提出了改进思想。控制系统实验表明,该系统能够大幅度提高控制精度,改进系统的稳定性,准确性,使机械臂的定位精度有了很大的改善和提高。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 开放式运动控制技术概述  8-12
    1.1.1 开放式数控系统  8-11
    1.1.2 基于 PC机的开放式运动控制器  11-12
  1.2 开放式运动控制器的分类以及研究现状  12-14
    1.2.1 运动控制器的分类  12-13
    1.2.2 国内外开放式运动控制器的研究现状  13-14
  1.3 论文相关工作  14-16
第二章控制对象机械臂的结构  16-26
  2.1 机械臂的自由度和机械结构说明  16-17
  2.2 四自由度机械臂位置传感器的使用与说明  17-18
  2.3 电机驱动器的使用说明  18-25
    2.3.1 电机驱动器系统的组成及其使用  19-22
    2.3.2 CN1/F连接器的使用  22-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章控制系统的关键技术研究  26-40
  3.1 控制芯片 DSP的理论介绍  26-32
    3.1.1 DSP的 CPU结构和存储器配置  26-29
    3.1.2 DSP的片内外设 EV模块  29-31
    3.1.3 DSP的片内外设 SCI模块  31-32
  3.2 交流伺服电机的控制原理  32-33
  3.3 交流伺服电机的测速理论  33-38
  3.4 本章小结  38-40
第四章控制系统的硬件设计原理与实现  40-64
  4.1 主要器件的选型与使用说明  40-49
    4.1.1 电源电路的器件选型与器件说明  40-42
    4.1.2 光电耦合器件的选型与使用  42-43
    4.1.3 长线发送/接收器的使用说明  43-45
    4.1.4 串口芯片的选型与使用  45-47
    4.1.5 I/O口的扩展芯片的选型与应用  47-49
  4.2 电路原理图设计和分析  49-58
    4.2.1 与光电耦合开关有关的电路设计  49-51
    4.2.2 与 PWM波和测速有关的电路的设计  51-53
    4.2.3 I/O扩展电路的设计  53-54
    4.2.4 其他辅助电路的设计  54
    4.2.5 通信电路的设计  54-57
    4.2.6 电源电路的设计  57-58
  4.3 硬件电路板系统的可靠性分析  58-62
    4.3.1 电源系统的可靠性  58-59
    4.3.2 系统板的可靠性  59-62
  4.4 本章小结  62-64
第五章底层控制系统的软件设计  64-74
  5.1 软件设计的整体思想概述  64-66
  5.2 控制信号 PWM波的产生以及传输问题  66-68
  5.3 PID算法的实现  68-69
  5.4 测速的实现  69-72
  5.5 本章小结  72-74
第六章结束语  74-76
致谢  76-78
参考文献  78-79

基于四自由度机械臂控制系统的设计与研究

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