机械臂运动控制系统设计与实现

【摘要】随着科技的发展,很多实际生产中也对机械臂功能要求也越来越精细化,特别是在高端研究领域。比如医疗器械、汽车制造业、深海潜艇、火炮、空间站维修等等,对它提出了更高的要求,在小型化、精密化等方面,能满足科研和实际生产的需求。而这些都离不开运动控制系统技术实现的问题。首先了解机械臂的现状,针对机械臂的实际要求选择执行机构为无刷直流伺服电机,因为具有结构简单、运行稳定性好、维护方便等优点,满足设计要求。通过了对生产要求分析选择了伺服系统的,然后对无刷直流电机的工作原理、数学模型、PWM调制方式深入的学习,然后建立了无刷直流伺服系统的动态模型,最后利用了MATLAB中SMULINK验证理论的可行性。其次对系统硬件进行了设计,以意法半导体(ST)公司生产的STM32F103VCT6芯片为主,结合1R2136功率模块设计了电机的驱动电路；在通信上是STM32F103VCT6芯片和MAX232ACSE芯片完成数据通信及程序烧写,为验证理论研究提供硬件支持。最后针对调速系统和位置的闭环,选择实际生产中要求稳定性高的算法,分别是PI和积分分离PID这两种算法；具有检测、电机启动、串口通信程序等等。通过上述工作完成,机械臂运动控制系统得以实现,满足—些基本的运动需求。
【作者】霍雯；
【导师】陈潮红；
【作者基本信息】宁夏大学，电子与通信工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】机械臂；无刷直流电机；伺服系统；Cortex-M3；

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