基于STM32的數(shù)字電動舵機的控制設計.pdf

1、舵機是機器人中的一種重要部件，舵機本質上是一個位置伺服驅動器，適用于那些角度位置不斷變化的場合。數(shù)字電動舵機以其控制精度高、可靠性高、控制簡單等優(yōu)點，在機器人行業(yè)得到了大量應用。本文針對機器人機械臂中的數(shù)字電動舵機，著重進行了控制硬件和控制軟件的設計、以及控制性能的測試分析和研究。
　　本文選用直流有刷空心杯電機作為數(shù)字電動舵機的動力元件，并分析了其數(shù)學模型，在建立數(shù)學模型的基礎上，闡述了數(shù)字電動舵機的PI控制器的模型。
　

2、　在控制硬件設計方面，由于控制及驅動硬件嵌入在體積較小的數(shù)字電動舵機內(nèi)，因此，在保證控制功能及性能的前提下，要求硬件電路盡可能簡潔。本文采用模塊化的設計方法，對數(shù)字電動舵機的各個控制硬件功能模塊進行設計。選用stm32作為數(shù)字電動舵機的主控芯片。主要的硬件功能模塊包括H橋驅動模塊、A/D轉換模塊、編碼器模塊、485通信模塊等。本文在數(shù)字電動舵機的輸出軸端采用了一個12位非接觸式編碼器AS5045作為位置反饋，相對傳統(tǒng)電位器的位置反饋，可

3、實現(xiàn)高精度位置伺服控制，控制精度可高達0.088°。
　　在控制軟件設計方面，對以stm32為主控芯片的各個軟件功能模塊進行了詳細設計。主要包括主控程序、RS485 Modbus RTU協(xié)議程序設計、PWM驅控程序設計、ADC采樣程序設計、SSI通信程序設計等。同時還設計了數(shù)字電動舵機的上位機軟件，上位機軟件具有人機交互界面友好、易操作等特點。
　　在控制算法上，采用帶前饋的位置環(huán)和電流環(huán)雙閉環(huán)增量式PI控制算法。