機(jī)器人的控制系統(tǒng)ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-15 02:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 是一個(gè)具有專門用途的單片機(jī)，用來控制以增量式編碼器為位置反饋元件的各種直流或無刷直流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)或其他伺服系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)運(yùn)算能力。該芯片具有豐富的指令集，可以通過上級(jí)計(jì)算機(jī)編程控制。只要用一片 LM628和其他一些功能器件就可構(gòu)成一個(gè)伺服系統(tǒng)。 ? LM628構(gòu)成的伺服系統(tǒng)組成非常簡單，用一片LM62一個(gè) D/A轉(zhuǎn)換器、一個(gè)功率放大器、一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)、一個(gè)增量式編碼器就可以構(gòu)成一個(gè)伺服系統(tǒng)，其原理圖如圖所示。 (1) 接受主機(jī)發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)控制指令，把運(yùn)動(dòng)控制器當(dāng)前的狀態(tài)及數(shù)據(jù)送給主機(jī)。 (2) 作為 速度曲線發(fā)生器 ，執(zhí)行速度梯形圖的計(jì)算和數(shù)字濾波，產(chǎn)生速度曲線。不論位置控制還是速度控制都需要有速度曲線發(fā)生器產(chǎn)生梯形速度分布圖。 (3) 利用增量式編碼器進(jìn)行實(shí)際位置的反饋。 (4) 在運(yùn)行中計(jì)算實(shí)際位置和理論位置 (由速度發(fā)生器產(chǎn)生的位置 )的差值，并把該差值經(jīng) PID數(shù)字濾波器處理后輸出，經(jīng)外接 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換和功率放大，最后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)。 速度發(fā)生器 ? 速度發(fā)生器產(chǎn)生的速度曲線計(jì)算出了期望位置與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。在位置控制方式下，主機(jī)把伺服系統(tǒng)的加速度、最高速度和最后位置通過 LM628的用戶指令發(fā)送給 LM628， LM628則按照規(guī)定的曲線控制伺服電動(dòng)機(jī)以規(guī)定的加速度運(yùn)動(dòng)到最高速度，然后以該速度恒速運(yùn)動(dòng)到減速點(diǎn)，接著以負(fù)加速度開始減速直到電動(dòng)機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置停止。 LM628芯片的運(yùn)動(dòng)控制器電路設(shè)計(jì) ? LM628通過 8位數(shù)據(jù)線與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫傳輸，由主機(jī)的讀寫控制信號(hào)線發(fā)讀寫控制命令進(jìn)行讀寫。主機(jī)的地址信號(hào)線一方面經(jīng)地址譯碼后作為 LM628的片選信號(hào)，另一方面用來作為 LM628指令口或數(shù)據(jù)口操作的選擇信號(hào)。 LM628的 8位 DAC輸出口直接外接一片 8位 D/A轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換后送 LM12線性放大器驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)。 基于 PC(總線 )技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制(卡 )器 ? 運(yùn)動(dòng)控制卡的功能都為對(duì)運(yùn)動(dòng)軸的開、閉環(huán)控制。 運(yùn)動(dòng)控制器工作原理： 圖中所示的增量式編碼器的 A、 B相信號(hào)作為位置反饋輸入信號(hào)。運(yùn)動(dòng)控制器通過四倍頻及加、減計(jì)數(shù)器得到實(shí)際位置。實(shí)際位置的信息保存在位置寄存器中，上級(jí)計(jì)算機(jī)可通過控制寄存器讀取。運(yùn)動(dòng)控制器的目標(biāo)位置由上級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)定，通過內(nèi)部計(jì)算得到位置誤差值，經(jīng)過數(shù)字伺服濾波器后，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換 (DAC)或脈寬調(diào)制器 (PWM)硬件處理電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，最后輸出伺服電動(dòng)機(jī)的控制信號(hào)，即 177。 10?V模擬信號(hào)或 PWM信號(hào)。 運(yùn)動(dòng)控制器的控制模式和參數(shù)由上級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)定， GM400根據(jù)主機(jī)發(fā)送的命令決定采用何種加、減速控制曲線和數(shù)字濾波算法。 GM400運(yùn)動(dòng)控制器有兩種運(yùn)動(dòng)控制方式：一種是閉環(huán)方式，另一種是開環(huán)方式。閉環(huán)控制是運(yùn)動(dòng)控制器的默認(rèn)方式，開環(huán)控制直接輸出控制信號(hào)。在開環(huán)控制模式下，上級(jí)計(jì)算機(jī)送到 GM400運(yùn)動(dòng)控制器的命令不需要經(jīng)過任何處理，直接輸出控制。 ? 1．閉環(huán)控制下的四種運(yùn)動(dòng)控制模式 ? 2．運(yùn)動(dòng)控制器的速度控制 ? 3．控制器運(yùn)動(dòng)軸的控制 ? 4．工作參數(shù)的設(shè)置和刷新 ? 5．軸運(yùn)動(dòng)錯(cuò)誤監(jiān)測和狀態(tài)恢復(fù) ? 6．軸位置高速捕獲 ? 7．控制器中斷 ? 8．電動(dòng)機(jī)輸出 ? 9．邏輯 I/O控制 ? 10． GM400運(yùn)動(dòng)控制器軟件編程 1．閉環(huán)控制下的四種運(yùn)動(dòng)控制模式 ? 一旦設(shè)定當(dāng)前軸為 S曲線模式 ，該控制軸將保持這種控制模式，直到調(diào)用其他運(yùn)動(dòng)控制模式命令才能將其改變。 例如設(shè)定為 梯形曲線模式 。 （ 1） S曲線模式控制曲線 （ 2）梯形曲線控制 1．閉環(huán)控制下的四種運(yùn)動(dòng)控制模式 （ 3） 速度跟蹤模式 ? 在該模式下，由主機(jī)設(shè)定額定加速度和最大速度兩個(gè)參數(shù)。開始運(yùn)動(dòng)時(shí)以給定的加速度連續(xù)加速直到達(dá)到設(shè)定的最大速度。速度設(shè)定值必須為正值，運(yùn)動(dòng)方向由加速度的符號(hào)確定，即正加速度產(chǎn)生正向運(yùn)動(dòng)，而負(fù)加速度則產(chǎn)生負(fù)向運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中，速度和加速度兩個(gè)參數(shù)可以隨時(shí)修改。 （ 4） 電子齒輪模式 ? 在電子齒輪模式下，主機(jī)只需設(shè)置一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，即電子齒輪減速比，這是一個(gè)帶符號(hào)的 32位二進(jìn)制數(shù)，范圍為 –16?384至 16?383(65?535/65?536)。運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸作為被驅(qū)動(dòng)軸，其目標(biāo)運(yùn)動(dòng)由主動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)乘以電子齒輪減速比來確定。 2．運(yùn)動(dòng)控制器的速度控制 1) 運(yùn)動(dòng)停止的控制 ? 有些情況下，為了安全起見或?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)某些特定的運(yùn)動(dòng)軌跡，需要在特定位置使運(yùn)動(dòng)停止。 GM400提供兩種方法實(shí)現(xiàn)這一功能： 急停和平滑停止。 2) 運(yùn)動(dòng)完成狀態(tài) ? GM400運(yùn)動(dòng)控制器提供兩個(gè)字節(jié) 表征運(yùn)動(dòng)狀態(tài) ，其中一個(gè)字節(jié)表征運(yùn)動(dòng)是否完成，另一個(gè)表征
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