機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用-資料下載頁
2025-05-01 00:47本頁面
【正文】 a v( )[ ( )] ( ) ( )( )?? ? ?? ? ?22?? Ld t A( ) ?可得穩(wěn)態(tài)誤差 e e t sE sssp t s? ?? ? ?lim ( ) lim ( )0? ? ? ? ?? ? ? ??lim [ ( )] / ( )( )se f f a a e f f a b aa e f f a e f f a b a v a ps s J R s R f k k A s nR D ss R J s R f k k k k k k022? ? ? ? ??lim ( )( )saa e ff a e ff a b a v a ps nR D ss R J s R f k k k k k k0 2五、 PID控制 按照偏差的比例 (P,proportional）、積分（ I,integral）、微分（ D,derivative）進(jìn)行控制的 PID控制到目前仍是機(jī)器人控制的一種基本的控制算法。它具有原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)、魯棒性強(qiáng)和適用面廣等優(yōu)點(diǎn)。 1．理想微分 PID控制 下圖所示為理想 PID控制的基本形式，理想PID控制的表達(dá)式為， ???????? ??? STSTKSESUdiP11)()(???????? ??? ?teTteTeKuddd1diP拉普拉斯變換 由于機(jī)器人的控制系統(tǒng)采用的是計(jì)算機(jī)控制，因此以下著重討論數(shù)字實(shí)現(xiàn)的算法。為了便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，需要將積分式和微分式離散化，即 ????niiTete1)(dTnenete )1()(dd ????????? ????? ??nineneTTieTTneKnu0dip )]1()([)()()(2．實(shí)際微分 PID控制 由于上述原因，以一慣性環(huán)節(jié)代替微分環(huán)節(jié)，即 分別將比例、積分和微分環(huán)節(jié)用差分方程離散化，得到實(shí)際編程用的增量型算式， ????????????????SKTSTSTKSESUdddip111)()()]1()([)( pp ???? neneKnu)()(ipi neTTKnu ??) ] }1()([)1({)( dpddddd ????? neneKKnuTKTnu)1()()( ???? nununu ddd)()()()( dip nunununu ???????)()1()( nununu ????第六節(jié) 交流伺服電機(jī)的調(diào)速 ?由于直流電機(jī)本身在結(jié)構(gòu)上的缺陷，它的機(jī)械接觸式換向器不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)時(shí)，價(jià)格昂貴，而且在運(yùn)行中容易產(chǎn)生火花，以及換向器的機(jī)械強(qiáng)度不高，電刷易于磨損等問題，在運(yùn)行中需要有經(jīng)常性的維護(hù)檢修，對(duì)環(huán)境的要求也比較高。 ?交流電機(jī)，特別是鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，由于它結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉，而且堅(jiān)固耐用，慣量小，運(yùn)行可靠，可以用于惡劣環(huán)境，因此近年來在機(jī)器人領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。 一、交流電機(jī)的調(diào)速方法 交流電機(jī)的調(diào)速方法很多，有調(diào)壓調(diào)速，斬波調(diào)速，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，串級(jí)調(diào)速，滑差調(diào)速，變頻調(diào)速等。 二、異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng) 1．電壓型轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng) 2. 轉(zhuǎn)矩和磁通通道獨(dú)流的轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng) 3．電流型轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 4．電流跟蹤變頻調(diào)速系統(tǒng) 第七節(jié) 機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及接口 一、機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 在控制結(jié)構(gòu)上，現(xiàn)在大部分工業(yè)機(jī)器人都采用二級(jí)計(jì)算機(jī)控制。第一級(jí)擔(dān)負(fù)系統(tǒng)監(jiān)控、作業(yè)管理和實(shí)時(shí)插補(bǔ)任務(wù)，由于運(yùn)算工作量大，數(shù)據(jù)多，所以大都采用 16位以上微型計(jì)算機(jī)。第一級(jí)運(yùn)算結(jié)果作為伺服位置信號(hào)，控制第二級(jí)。第二級(jí)為各關(guān)節(jié)的伺服系統(tǒng)，有兩種可能方案： 1）采用一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制高速脈沖發(fā)生器 2）使用幾個(gè)單片機(jī)分別控制幾個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng) 雙微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 帶獨(dú)立 CPU的伺服系統(tǒng) 二、單片機(jī)控制系統(tǒng) 80C196KC結(jié)構(gòu)圖 三、數(shù)字信號(hào)處理（ DSP）系統(tǒng) 數(shù)字信號(hào)處理器將原始模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，再進(jìn)行各種運(yùn)算處理，這些處理包括：差分方程計(jì)算、相關(guān)系數(shù)運(yùn)算、復(fù)頻率變換、付里葉變換、功率譜密度或幅值平方計(jì)算．矩陣運(yùn)算與處理、對(duì)數(shù)取冪、模／數(shù) (A／ D)和數(shù)／模 (D／ A)轉(zhuǎn)換等。數(shù)字信號(hào)處理器具有適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理算法基本運(yùn)算的指令，有適應(yīng)信號(hào)處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的尋址機(jī)構(gòu)，它能充分利用算法中的并行性。數(shù)字信號(hào)處理器還在不斷擴(kuò)展實(shí)時(shí)控制功能。如增強(qiáng)輸入／輸出能力和對(duì)外部事件的管理操作，增加片內(nèi) A／ D轉(zhuǎn)換器等。 DSP的主要特點(diǎn)可以概括如下： （ 1）哈佛結(jié)構(gòu) （ 2）用管道式設(shè)計(jì)加快執(zhí)行速度 （ 3）在每一時(shí)鐘周期中執(zhí)行多個(gè)操作 （ 4）支持復(fù)雜的 DSP編址 （ 5）特殊的 DSP指令 （ 6）面向寄存器和累加器 （ 7）支持前、后臺(tái)處理 （ 8）擁有簡便的單片內(nèi)存和內(nèi)存接口 五、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的接口 （ 1）驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程 H橋驅(qū)動(dòng)原理圖 （ 2）運(yùn)動(dòng)控制芯片 LM629系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 運(yùn)動(dòng)梯形圖 第八節(jié) 機(jī)器人控制系統(tǒng)舉例 PUMA機(jī)器人操作臂控制器
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