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基于ARM+DSP的多自由度机器人运动控制器研究

作　者: 周广兵
导　师: 戴炬
学　校: 山东科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: ARM DSP PID CAN总线运动控制器
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文以带电作业机器人手臂的运动控制系统为研究背景,在对国内伺服电机的运动控制器进行了研究之后,设计和开发了基于ARM+DSP模式的多自由度机器人运动控制器。该控制器能够应用在对伺服电机的控制要求较高的工业生产中,它具有性能可靠和高速数据处理能力。该控制器分为ARM主板和DSP底层运动控制板两大部分,这两个电路板之间是通过CAN总线就行通信的。ARM主板主要用来进行任务管理,数据的接收与处理和轴间通信的协调。DSP底层运动控制板负责控制四轴电机进行运转和控制算法的实现。该控制器既发挥了ARM高稳定性能和强大的任务管理的优点,又发挥了DSP对高速数据交换和数字信号处理快的能力。本文的主要研究内容有：1、根据通用运动控制器的工作原理,确定了运动控制器的总体方案,设计开发出套基于ARM+DSP模式的运动控制器,并对主要功能电路单元进行了说明。2、对机器人手臂的加减速控制和PID控制进行了研究和实现。分析了梯形加减速控制的原理,并在程序设计中进行了实现。在实验过程中,利用工程整定法对PID控制参数进行了选取。3、完成了ARM主板和DSP底层运动控制板之间的通信电路设计,并编写了基于CAN总线的接受与发送程序。4、编写了一些具有通用性和可移植性的接口函数。5、在带电作业机器人样机上进行了成功试验。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-17
  1.1 运动控制技术概述  11-13
  1.2 ARM技术及其应用  13-14
  1.3 DSP技术及其应用  14-15
  1.4 课题的背景与意义  15-16
  1.5 论文的主要研究内容  16-17
2 运动控制系统组成  17-23
  2.1 机械手运动系统的组成  17-18
  2.2 位置伺服控制系统的组成  18-20
  2.3 控制系统方案的选择  20-23
3 ARM主板开发  23-29
  3.1 ARM主板介绍  23-25
  3.2 ARM板与DSP板的通信电路设计  25-29
4 DSP运动控制板设计  29-44
  4.1 DSP运动控制板概况  29-30
  4.2 DSP电源电路设计  30-32
  4.3 DSP马区动接口电路设计  32-34
  4.4 事件管理器及其应用  34-40
  4.5 系统中断及其应用  40-43
  4.6 其它应用电路设计  43-44
5 系统软件开发  44-61
  5.1 ARM微处理器程序设计  44-47
  5.2 DSP运动控制程序设计  47-51
  5.3 加减速控制的实现  51-56
  5.4 PID控制算法的实现  56-61
6 实验  61-70
  6.1 实验过程  61-67
  6.2 实验总结  67-68
  6.3 展望  68-70
致谢  70-71
攻读硕士期间发表的论文  71-72
参考文献  72-74

基于ARM+DSP的多自由度机器人运动控制器研究

内容摘要

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