適用于攪拌摩擦焊機器人的運動控制器設計與研究.pdf

1、本文以基于2UPR/RPS并聯(lián)機構的混聯(lián)機器人為控制對象，針對其在攪拌摩擦焊上的應用，基于STM32F4與FPGA開發(fā)了適用于攪拌摩擦焊機器人的運動控制器，并研究了機器人的運動控制算法、交流伺服系統(tǒng)位置閉環(huán)控制算法以及攪拌摩擦焊機器人的力矩/位控制策略。
　　本文首先根據(jù)控制對象，設計了運動控制器的總體方案。運動控制器采用STM32+FPGA的雙核心架構，根據(jù)各核心處理器特點的不同，分配了各自任務。針對交流伺服驅動器，設計了各個模

2、塊具體電路，包括編碼器信號輸入、模擬量電壓輸出、脈沖輸出以及開關量輸入輸出。
　　其次，研究了混聯(lián)機器人的運動控制算法，分析了其插補策略與速度控制策略。采用STM32+FPGA的兩級插補，在笛卡爾空間中基于數(shù)據(jù)采樣插補原理構造了空間直線與空間圓弧的插補算法，關節(jié)空間中構造了DDA插補算法和PVT插補算法；分析推導了離散時間下直線加減速控制算法及速度前瞻控制算法。在MATLAB中驗證了上述算法的準確性。
　　然后，建立了交流伺

3、服系統(tǒng)的數(shù)學模型，針對伺服驅動器工作在速度控制模式下，在運動控制器中分別采用滑?？刂坪土餍慰刂圃O計了交流伺服系統(tǒng)的位置閉環(huán)，并在交流伺服系統(tǒng)和攪拌摩擦焊機器人中驗證了上述控制算法的性能；針對基于2UPR/RPS的混聯(lián)機器人在FSW上的應用，結合FSW工藝，提出了適合FSW設備的力矩/位控制策略，并以電主軸電流作為反饋信號間接測量力矩。
　　最后，搭建了實驗平臺，測試運動控制器的性能。以交流伺服系統(tǒng)為控制對象，測試了脈沖輸出、編碼器