| 【中文题名】 | 六自由度机械臂控制系统设计 |
| 【英文题名】 | Design of Six-DOF Manipulator Control System |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 蒸汽发生器,机械臂,伺服系统,控制算法,, |
| 【英关键词】 | steam generator,Manipulator,servo system,control algorithm, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机械手> |
| 【论文摘要】 |
六自由度检修机器臂属于特种作业机器人，主要负责蒸汽发生器中传热管涡流检查、传热管超声检查、传热管堵管、水室表面状况的电视检查等，对改善核电站工人的工作条件，提高自动化水平很有意义。
本文的工作是围绕某项目进行的，设计一套机械臂控制系统用于蒸汽发生器堵管等各种检修工作。本文主要完成控制系统的硬件设计，控制系统的软件设计及编程等工作。
首先，本文介绍了国外蒸汽发生器检修机械臂的发展状况以及控制系统领域的发展现状。并且以美国ROSAⅢ型蒸汽发生器检修机械臂为原形，设计了一套控制系统，以实现对蒸汽发生器的检修。
其次，本文阐述了六自由度检修机械臂控制系统的硬件电路设计及软件实现。文中详细阐述了伺服控制系统中数字信号处理器(DSP)及其外围电路设计、通讯电路设计和驱动电路设计。对直流PWM功率放大器常用控制模式特性进行了分析，并对双极模式下电机的电枢电流进行了定性分析。在硬件电路设计完成的基础上，为了完成系统的各项功能，对各轴电机的控制进行了软件设计并编程。其中包括控制算法、角度合成、通信、保护措施和I／O功能等。并给出了系统实际调试阶段的控制器的设计，软件流程图。
最后，给出... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-10 |
|
第1章 绪论 |
10-19 |
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1.1 课题研究背景及意义 |
10-11 |
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1.2 检修机器人国外的发展概况 |
11-15 |
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1.3 伺服系统的发展概况 |
15-17 |
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1.4 控制算法的发展概况 |
17-18 |
|
1.5 本文的研究内容及主要工作 |
18-19 |
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第2章 控制系统概述 |
19-35 |
|
2.1 系统组成 |
19-21 |
|
2.2 技术要求 |
21 |
|
2.3 工作站软件功能 |
21-25 |
|
2.4 SMC分系统硬件设计 |
25-33 |
|
2.4.1 DSP运动控制板实现功能 |
27-30 |
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2.4.2 驱动板实现功能 |
30-31 |
|
2.4.3 I/O板实现功能 |
31-33 |
|
2.5 SMC分系统软件设计 |
33-34 |
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2.6 本章小结 |
34-35 |
|
第3章 系统硬件电路设计 |
35-51 |
|
3.1 DSP外围电路设计 |
36-39 |
|
3.1.1 时钟电路设计 |
36-37 |
|
3.1.2 JTAG接口电路 |
37 |
|
3.1.3 DSP外接SRAM电路 |
37-39 |
|
3.2 CAN总线通信接口设计 |
39-40 |
|
3.3 驱动电路设计 |
40-44 |
|
3.3.1 SA60概述 |
40-42 |
|
3.3.2 驱动器与DSP的接口电路 |
42-44 |
|
3.4 旋转变压器接口电路设计 |
44-47 |
|
3.4.1 解码模块FB900P简介 |
44-45 |
|
3.4.2 解码模块的接口电路设计 |
45-47 |
|
3.5 直流PWM功率放大器常用控制模式特性分析 |
47-50 |
|
3.5.1 PWM功率放大器常用控制模式 |
47 |
|
3.5.2 双极模式电枢电流的分析 |
47-50 |
|
3.6 本章小结 |
50-51 |
|
第4章 系统控制软件设计 |
51-66 |
|
4.1 控制软件设计 |
51-55 |
|
4.1.1 PID控制原理 |
51-52 |
|
4.1.2 机械臂控制器设计 |
52 |
|
4.1.3 位置环PID控制算法 |
52-55 |
|
4.2 旋转变压器高精度合成算法及实现 |
55-58 |
|
4.2.1 旋转变压器原理 |
55-56 |
|
4.2.2 粗精旋转变压器合成算法 |
56-58 |
|
4.3 通信软件设计 |
58-61 |
|
4.3.1 系统CAN通讯网络结构 |
58-59 |
|
4.3.2 帧数据协议 |
59-60 |
|
4.3.3 上位机与七个下位机通讯协调方式 |
60-61 |
|
4.4 系统软件设计 |
61-65 |
|
4.4.1 DSP系统开发工具 |
61-62 |
|
4.4.2 集成开发环境CCS2 |
62-63 |
|
4.4.3 系统软件流程图 |
63-65 |
|
4.5 本章小结 |
65-66 |
|
第5章 系统的软硬件调试 |
66-79 |
|
5.1 硬件调试 |
66-68 |
|
5.2 软件调试 |
68-75 |
|
5.2.1 CAN总线通信调试 |
68 |
|
5.2.2 测试机械臂关节谐波减速器减速比 |
68-69 |
|
5.2.3 旋转变压器合成算法相关改进 |
69-75 |
|
5.3 系统联合调试 |
75-78 |
|
5.3.1 单关节调试 |
75-76 |
|
5.3.2 机械臂联动调试 |
76-78 |
|
5.4 本章小结 |
78-79 |
|
结论 |
79-80 |
|
参考文献 |
80-83 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
83-84 |
|
致谢 |
84 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384709 |
