秒速赛车平台:工业机器人交流伺服驱动控制

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  为打破国外对我国工业机器人的技术垄断,我们必须自力更生,掌握高性能工业机器人的关键技术,并在原来的基础上有所创新。

  从二十世纪七十年代起至今,我国的工业机器人数量已经比较庞大,在机器人的某些技术方面也达到了世界先进水平,但总体来说,西方发达国家的工业机器人技术仍领先我国很多年。究其原因不难发现:我国研究工业机器人采取的方法主要是首先引进外国的先进技术,然后再对其进行二次开发,这就造成了我国自身创新技术比较少,严重制约了我国工业机器人产业化的发展。

  为打破国外对我国工业机器人的技术垄断,我们必须自力更生,掌握高性能工业机器人的关键技术,并在原来的基础上有所创新。由于工业机器人关节的执行器为电机,所以获得电机的良好控制效果是非常重要的,要想获得优良的电机控制性能,就需要高性能的交流伺服驱动系统,因此研制高性能的交流伺服驱动系统是工业机器人的关键技术之一。

  交流伺服驱动系统的硬件是软件设计的基础,所以本文的主要任务是根据工业机器人伺服驱动系统的特点,对系统的的硬件进行设计。

  DSP系统硬件设计包括控制芯片的选择、主电路的驱动与保护、外围设备、逻辑电路等,它是整个控制系统设计的基础,DSP芯片又是重中之重。TMS320C5000系列DSP具有最低功耗的特点,是专门针对消费类数字市场而设计的,最低耗电只有0.33mA/MHz,所以多应用于日常生活中的消费产品,如照相机、手机等。TI公司的TMS320C6000系列拥有最高的处理能力,是一种适合采用C++/C等高级语言进行编程的数字处理器,主要应用在军事国防等高端领域。与C5000和C6000系列的DSP相比,TMS320C2000系列的DSP由于其具有速度快、精度高、集成度高等优点,是目前控制领域性能最高的处理器。其中,C28系列DSP是TMS320C2000平台中的新成员,它由C24系列DSP改进而来,是一款支持C/C++语言设计的芯片,C28系列DSP非常适合于工业控制,在算法控制上有独到的优势,是一款不可多得的微处理器,它的高效性可以使它代替任何其他处理器。C2000系列DSP不含Flash存储器,仅含只读存储器ROM;F2000系列DSP不仅内含ROM只读存储器,而且还包括Flash存储器,可以反复擦写,适合应用在产品的初期开发阶段。若采用TMS320C281x,则需要将代码交付生产厂商,把程序固化到TMS320C281x的ROM中,增加了成本,秒速赛车平台:工业机器人交流伺服驱动控制系统硬件设计所以选择使用TMS320F281xDSP芯片。其中,TMS320F2812作为TI公司首推的芯片,具有很高的性价比。综上所述,最终选择DSP的型号为TMS320F2812。

  这里交流伺服电机中所采用的编码器为多摩川公司生产的型号为TS5668N21的17位绝对式编码器,一般的做法是采用生产厂商提供的专用芯片进行数据处理,但该做法有一个缺点,就是专用芯片的成本十分昂贵,与本文需要研制经济型的工业机器人宗旨相违背,为了降低成本,本文自己设计了将绝对式编码器信号转变为DSP能识别的串口信号电路。

  电感与光耦可以起到滤波和防浪涌的功能,由于该绝对式编码器输出的是差动信号,所以需要通过芯片SN65176BD(BDR)G4将绝对式编码器的差动信号转化为DSP可以识别的串口信号,即TTL信号,此外该芯片的供电电压为直流5V,所以该驱动系统还应该提供5V的直流电源,由于该工业机器人伺服驱动系统采用了利用一个DSP来控制两个永磁同步电机的想法,好处是降低成本,充分发挥了TMS320F2812的运算速度快及外设资源丰富的特点,所以两个电机的编码器信号分别通过串口SCIA和SCIB输入到同一个DSPTMS320F2812中。

  由于外部的输入信号例如参数设置按钮等输入信号需要将其采集到DSP中,但只有3.3V的TTL电平才能被DSPTMS320F2812所识别,所以需要一个信号转化电路,该电路中采用了双向光耦,很好的起到了隔离保护的作用,一旦由于电压过大等意外,只需要更换光耦即。

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