基于現場總線的開放式多軸運動控制器設計.pdf

1、在我國工業(yè)自動化水平不斷提高的大背景下,工業(yè)機器人的裝機總量也逐年增長,在廣大工業(yè)生產制造現場得到了良好的應用。根據權威預測,國內機器人安裝量將以每年25％的速度遞增。運動控制器作為工業(yè)機器人運動控制系統(tǒng)的核心,在現代工業(yè)控制中的作用日益增大,其性能直接關系到被控對象的工作性能和工作效率。
　　 基于實驗室自主研發(fā)的“錢江一號”6自由度弧焊機器人這一實驗平臺,以及劉華山、吳劍波等人關于多軸運動控制器的先期工作之上,本課題旨在引入

2、工業(yè)現場總線這一通信方式來設計新一款多軸運動控制器,利用其高通用性和高可靠性的特點,實現現有的運動控制器向高開放性和模塊化設計方向升級。不僅實現焊接機器人焊接過程中實時軌跡規(guī)劃以及六個關節(jié)協調動作,還能夠通過板卡疊加而向更多軸數控制方向的擴展。從長期來看,具有現場總線通信模塊的多軸運動控制器可以勝任多機實時交互式通信,從而實現工業(yè)現場多機協同作業(yè)的功能。
　　 本文對于該新一代運動控制器,在充分調研國內外同產品通用設計架構的前提

3、下,確定PC機+控制器的總體設計方案?？刂破饕廊徊捎肈SP作為主控單元,輔以CPLD最終完成多軸協調運動?？刂七^程中,依靠DSP強大的數據處理能力進行電機控制,CPLD進行相關的邏輯控制和I/O擴展。通過總線調研,選用具有高兼容性和高可靠性的CAN(Controller Area Network)現場總線作為多軸運動控制器板卡和PC機通信媒介,所有實時數據和控制指令通過CAN現場總線傳輸,完全能夠滿足其傳輸的速率和穩(wěn)定性要求。
　

4、　 伺服電機控制方面,論文在簡要介紹伺服電機控制模式后,確定控制器采用速度控制模式。并就電機控制策略上,針對機器人系統(tǒng)在僅有位置傳感、驅動器飽和、存在建模不確定性及干擾等條件下的軌跡跟蹤控制問題,提出了一種新的自適應PID控制方案。通過仿真結果比較得出該方案在系統(tǒng)具有干擾和不確定性因素下具有良好的控制性能。
　　 軟件上,完成對運動控制器功能的實現,包括CAN現場總線的通信協議實現;PC上位機操作界面的擴展性設計;以及運動控制