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伺服電機-直流伺服電機器
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研究則比較少。本文通過實際的電機調(diào)試，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TMS320LF2407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變時間都是固定的，而且在這段時間內(nèi)，曲線近似于直線。4.根據(jù)上面的實驗現(xiàn)象設(shè)計了一套實現(xiàn)高精度位置伺服的控制方法，在PID控制算法的調(diào)節(jié)時間之內(nèi)，找到了速度的可控時間區(qū)域，實現(xiàn)了對速度的有效控制。實際的電機調(diào)試證明，設(shè)計的程序可以控制電機在50ms內(nèi)同時實現(xiàn)對電機速度和位置的精確控制，速度變化平滑，與理想構(gòu)思相吻合，達到了預(yù)期的目標(biāo)。由于機械臂的模塊化設(shè)計，高質(zhì)量的程序可以移植到其他設(shè)備上，減少了成本和開發(fā)周期。