SCARA机器人四轴一体伺服系统的研发与实现
发布时间：2021-03-24 02:27
在已有的多种装配机器人中,SCARA机器人是目前使用数量最多,应用最广的一种。SCARA机器人的使用对改善人民生活水平,提高生产力起着至关重要的作用。SCARA机器人的伺服系统是制约该技术发展的关键要素,本文以研制SCARA机器人四轴一体伺服系统为目标,针对四轴一体伺服系统的软件和硬件等若干关键技术开展研究工作。论文主要研究内容有下几个方面:首先以永磁同步电机作为控制对象,采用工程整定法设计电流环、速度环控制器,位置环采用复合前馈控制,并在MATLAB/Simulink仿真环境下搭建永磁同步电机伺服控制系统的仿真模型,对相关控制算法进行了仿真验证。然后详细阐述SCARA机器人四轴一体伺服系统的软硬件设计方案。硬件设计包括以TI公司的TMS320F28335为控制核心搭建“2DSP+FPGA+PLD”的硬件控制电路、以三菱公司的第六代DIP-IPM模块为核心的功率驱动电路和反激式开关电源电路,重点介绍了直流母线电压采样、过压检测、泵升电压检测、电流检测、PWM隔离驱动等电路的原理设计。软件设计分为主程序和中断程序两个模块:主程序执行通讯非周期控制、显示监视管理、参数管理、故障报警处理等任...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
表贴式、嵌入式、内埋式转子结构图
图 2-10 PMSM 伺服系统动态结构框图其中, β、α分别为电流环和速度环的反馈系数； 、 为速度指令和实际转速；APR、APR_Q分别为位置环比例控制器和前馈控制器；ASR为速度环控制器；Ton、Toi分别为速度环、电流环的滤波时间常数；Ton1、Toi1分别为速度环、电流环的采样延时时间常数；iq、iq为电流指令和实际电流；ACR为电流环PI控制器； 为逆变器的失控时间； 为功率器件的死区延时； 为电磁时间常数； 为功率器件的增益； 、 分别为电磁转矩系数和反电动势系数； 为负载转矩；J为转动惯量。由于受到电机允许最大转速、电流和电枢电压等因素的限制，需要对电机转速、电流和电压给定值（速度环调节器和电流环调节器的输出值）进行限幅。2.4.1 电流环控制器的设计
电流环结构原理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]SCARA机器人的自适应迭代学习轨迹跟踪控制[J]. 张铁,李昌达,覃彬彬,刘晓刚. 中国机械工程. 2018(14)
[2]二自由度SCARA机器人位置的端口受控哈密顿与反步法协调控制[J]. 李鹏,杨杰,迟洁茹,张启杲. 测控技术. 2018(03)
[3]一种新的四自由度SCARA机器人手眼标定方法[J]. 陈丹,白军,石国良. 传感器与微系统. 2018(02)
[4]基于ANSYS的SCARA机器人结构特性分析[J]. 杨梅,钟佩思,刘梅,卞泽武,刘星. 机床与液压. 2017(21)
[5]工业4.0与工业互联网:比较、启示与应对策略[J]. 杨帅. 当代财经. 2015(08)
[6]基于矩阵分解的四关节机械手运动学逆解研究[J]. 李小霞,汪木兰,殷红梅,许云飞. 机械设计与制造工程. 2014(09)
[7]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
[8]服务机器人技术研究现状与发展趋势[J]. 王田苗,陶永,陈阳. 中国科学:信息科学. 2012(09)
[9]基于VC++机械手仿真控制系统的设计[J]. 万三国,史天录,刘跃辉. 机电信息. 2012(18)
[10]直流电机伺服控制系统的设计[J]. 谢帅. 科技资讯. 2010(03)
博士论文
[1]按摩机器人关键技术研究[D]. 胡磊.哈尔滨工程大学 2015
硕士论文
[1]SCARA机器人末端执行器定位精度控制技术研究[D]. 杨雪.重庆交通大学 2018
[2]SCARA型多轴工业机器人控制技术研究[D]. 李辰.山东大学 2017
[3]开放式多轴控制系统研究[D]. 李彤.山东大学 2017
[4]平面关节型机器人设计、分析与标定技术研究[D]. 柳辉.扬州大学 2017
[5]SCARA搬运机器人轨迹规划与运动控制研究[D]. 杨梅.山东科技大学 2017
[6]高带宽位置随动伺服系统研究[D]. 易晨.哈尔滨工业大学 2016
[7]SCARA机器人参数自适应与补偿控制研究[D]. 于昊.哈尔滨工业大学 2016
[8]SCARA机器人结构优化设计及运动学仿真[D]. 范鹏飞.合肥工业大学 2016
[9]SCARA机器人的运动分析及位姿误差研究[D]. 叶建辉.合肥工业大学 2016
[10]四轴机器人的嵌入式运动控制系统设计[D]. 王春晖.浙江工业大学 2014
本文编号：3096878
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
表贴式、嵌入式、内埋式转子结构图
图 2-10 PMSM 伺服系统动态结构框图其中, β、α分别为电流环和速度环的反馈系数； 、 为速度指令和实际转速；APR、APR_Q分别为位置环比例控制器和前馈控制器；ASR为速度环控制器；Ton、Toi分别为速度环、电流环的滤波时间常数；Ton1、Toi1分别为速度环、电流环的采样延时时间常数；iq、iq为电流指令和实际电流；ACR为电流环PI控制器； 为逆变器的失控时间； 为功率器件的死区延时； 为电磁时间常数； 为功率器件的增益； 、 分别为电磁转矩系数和反电动势系数； 为负载转矩；J为转动惯量。由于受到电机允许最大转速、电流和电枢电压等因素的限制，需要对电机转速、电流和电压给定值（速度环调节器和电流环调节器的输出值）进行限幅。2.4.1 电流环控制器的设计
电流环结构原理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]SCARA机器人的自适应迭代学习轨迹跟踪控制[J]. 张铁,李昌达,覃彬彬,刘晓刚. 中国机械工程. 2018(14)
[2]二自由度SCARA机器人位置的端口受控哈密顿与反步法协调控制[J]. 李鹏,杨杰,迟洁茹,张启杲. 测控技术. 2018(03)
[3]一种新的四自由度SCARA机器人手眼标定方法[J]. 陈丹,白军,石国良. 传感器与微系统. 2018(02)
[4]基于ANSYS的SCARA机器人结构特性分析[J]. 杨梅,钟佩思,刘梅,卞泽武,刘星. 机床与液压. 2017(21)
[5]工业4.0与工业互联网:比较、启示与应对策略[J]. 杨帅. 当代财经. 2015(08)
[6]基于矩阵分解的四关节机械手运动学逆解研究[J]. 李小霞,汪木兰,殷红梅,许云飞. 机械设计与制造工程. 2014(09)
[7]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
[8]服务机器人技术研究现状与发展趋势[J]. 王田苗,陶永,陈阳. 中国科学:信息科学. 2012(09)
[9]基于VC++机械手仿真控制系统的设计[J]. 万三国,史天录,刘跃辉. 机电信息. 2012(18)
[10]直流电机伺服控制系统的设计[J]. 谢帅. 科技资讯. 2010(03)
博士论文
[1]按摩机器人关键技术研究[D]. 胡磊.哈尔滨工程大学 2015
硕士论文
[1]SCARA机器人末端执行器定位精度控制技术研究[D]. 杨雪.重庆交通大学 2018
[2]SCARA型多轴工业机器人控制技术研究[D]. 李辰.山东大学 2017
[3]开放式多轴控制系统研究[D]. 李彤.山东大学 2017
[4]平面关节型机器人设计、分析与标定技术研究[D]. 柳辉.扬州大学 2017
[5]SCARA搬运机器人轨迹规划与运动控制研究[D]. 杨梅.山东科技大学 2017
[6]高带宽位置随动伺服系统研究[D]. 易晨.哈尔滨工业大学 2016
[7]SCARA机器人参数自适应与补偿控制研究[D]. 于昊.哈尔滨工业大学 2016
[8]SCARA机器人结构优化设计及运动学仿真[D]. 范鹏飞.合肥工业大学 2016
[9]SCARA机器人的运动分析及位姿误差研究[D]. 叶建辉.合肥工业大学 2016
[10]四轴机器人的嵌入式运动控制系统设计[D]. 王春晖.浙江工业大学 2014
本文编号：3096878
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