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深海关节电机伺服驱动电路开发

作　者: 陈炼
导　师: 徐国华
学　校: 华中科技大学
专　业: 船舶与海洋工程
关键词: 速度伺服电机驱动无刷直流电机模块化
分类号: TM301.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
引　用: 1次
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内容摘要

深海关节电机伺服驱动电路是深海机械手控制技术的核心内容,它设计的合理与否直接影响到深海机械手的整体性能。本课题所研究的主要内容是实现深海关节电机伺服驱动电路的小型化和低功耗。本文提出了一种以单片机MSP430F155为控制核心、以电机驱动芯片LB1975为驱动核心的深海关节电机伺服驱动电路的设计方案,并遵照课题研究的主要内容完成了深海关节电机伺服驱动电路的开发。模块化的思想一直贯穿于整个深海关节电机驱动电路设计中,整个电路的开发主要分为三个部分:(1)通信模块的设计通信模块是深海关节电机伺服驱动电路中不可缺少的一部分,它主要负责控制计算机与单片机MSP430F155之间的信息交换。在该模块的设计中,以一片MAX3232为主要器件,搭建了一个无需外部提供电源,直接从计算机串口取电工作的RS232-TTL转接电路。(2)控制模块的设计该模块采用TI(德州仪器)公司生产的单片机MSP430F155作为主控制芯片。该模块的主要功能是负责将控制计算机发送的速度信号转换为PWM(脉冲宽度调制)波控制关节电机的转速,然后对驱动模块反馈的脉冲信号进行计数计算出电机的转速,利用这两个转速达到速度闭环控制的效果。(3)驱动模块的设计驱动模块是控制模块与被控电动机之间联系的纽带。驱动模块的设计是围绕无刷电机专用驱动芯片LB1975展开的,其主要功能是通过控制模块的控制信号来完成对驱动模块的驱动,并为电机的安全稳定的工作提供相关的保护措施。本文对整个电路的硬件设计和软件设计进行了详细的介绍和分析,并完成了整个电路的调试工作,证实了该深海关节电机伺服驱动电路的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 课题研究的背景和意义  8-9
  1.2 深海关节电机伺服驱动电路的发展和现状  9-13
  1.3 关节电机伺服系统的概述  13-15
  1.4 系统总体设计思想  15-16
  1.5 本课题主要的研究内容  16-17
2 关节电机及驱动控制原理  17-28
  2.1 集成关节的组成和关节电机的选型  17
  2.2 无刷直流电动机的结构和运行特性  17-21
  2.3 无刷直流电动机的数学模型  21-22
  2.4 无刷直流电动机的驱动  22-24
  2.5 无刷直流电动机的PWM 控制方式  24-26
  2.6 霍尔式位置传感器  26-28
3 总体方案的确立及硬件电路设计  28-44
  3.1 总体方案的确立  28-29
  3.2 通讯模块设计  29-32
  3.3 控制模块设计  32-38
  3.4 驱动模块设计  38-41
  3.5 系统保护电路设计  41-44
4 系统的软件设计  44-54
  4.1 MSP430 开发工具的介绍  44-45
  4.2 软件设计的概述  45-46
  4.3 初始化程序  46-47
  4.4 主程序的设计  47-48
  4.5 启动模块  48-51
  4.6 运行模块的设计  51
  4.7 中断模块的设计  51-52
  4.8 通信模块的设计  52-54
5 调试与总结  54-61
  5.1 通信模块的调试  54-57
  5.2 驱动控制模块的调试  57-59
  5.3 全文的总结与展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
附录关节电机伺服驱动电路原理总图  65

深海关节电机伺服驱动电路开发

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