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伺服電機-直流伺服電機器
機械臂沿著期望軌跡抓取或者移動就是靠六個關節的電機共同配合來完成的。提高每個電機的位置伺服控制精度，就可以改善整個機械臂的運動狀態，更有效地跟蹤期望的軌跡。當前國內對模塊化機械臂的研究重點主要是硬件設計、軟件設計及算法仿真，而對提高單個電機位置伺服控制精度的研究則比較少。本文通過實際的電機調試，終設計了一套實現高精度位置伺服的控制方法。主要工作有：1.分析了當前國內外模塊化機械臂研究的現狀，闡述了控制的關鍵問題和對其擬采用的辦法。介紹了模塊化設計、控制系統、PID算法、CAN總線、直流電機、PWM原理、DSP等相關知識背景。2.針對模塊化機械臂的關節，設計了系統硬件，編寫了軟件并測試驗證其有效性。實現了電機的速度伺服和位置伺服控制功能。本系統的驅動器由TMS320LF2407型號的DSP和外圍電路構成，關節模塊的動力設備是直流伺服電機。3.為了保證模塊化機械臂沿著指定軌跡運行時的平穩性、作業精確性，提出了一個在50毫秒內跟蹤到指定位置的問題。通過實驗，發現了一種現象：當系統固定的情況下，對于同樣的PID參數，系統在任何階躍信號作用下的上升時間都是固定的，而且在這段時間內，曲線近似于直線；更進一步地，當系統固定的情況下，對于同樣的PID參數，系統在任何分段常量信號作用下的跳變時間都是固定的，而且在這段時間內，曲線近似于直線。4.根據上面的實驗現象設計了一套實現高精度位置伺服的控制方法，在PID控制算法的調節時間之內，找到了速度的可控時間區域，實現了對速度的有效控制。實際的電機調試證明，設計的程序可以控制電機在50ms內同時實現對電機速度和位置的精確控制，速度變化平滑，與理想構思相吻合，達到了預期的目標。由于機械臂的模塊化設計，高質量的程序可以移植到其他設備上，減少了成本和開發周期。