1.3本文主要研究内容及论文结构
1.3.1研究内容 本文主要对码垛机器人腰关节电机驱动系统进行了研究和设计，通过计算及对比选择了交流永磁同步伺服电机作为控制对象，采用了TI公司生产的32位数字信号处理器TMS320F2812作为控制板的控制芯片，采用空间矢量脉宽调制的算法，通过软件编程和硬件设计配合加以实现，并且在CCS5.5平台下完成了算法的验证及各种实验。 在硬件方面，对驱动系统硬件电路进行了设计，包括主电路、光电隔离电路、IGBT驱动电路、检测及保护电路。其中，对于逆变电路来说，IGBT功率开关器件是比较脆弱的，在开通和关断过程中若出点过流、过压、脉冲等现象，将会损坏功率开关器件，因此就需要对IGBT设计保护电路，这是课题研究中的一个比较重要的内容，保护电路需要面面俱到且安全可靠，需要设计过压和过流保护、温度保护、脉冲保护等。 在软件方面，要实现伺服驱动系统的矢量控制，需要用到复杂的算法，包括Clarke变换、Park变换及PID控制等，这些也是研究中的重要内容。有了对这些内容的深入研究，将硬件和软件结合起来，才能实现交流伺服驱动系统的高效稳定运行。 1.3.2论文结构 本文首先介绍了用于码垛机器人的电机和减速器的种类、特点以及选型计算，然后设计硬件电路，最后在CCS5.5平台下编写系统程序来对交流伺服电机进行控制并进行实验验证。论文结构的具体安排如下: 第1章为绪论部分。先介绍了本课题的研究背景和研究意义，紧接着介绍了伺服控制技术的国内外发展现状，最后阐述了本文的研究内容和论文结构。 第2章主要介绍了码垛机器人腰关节的电机及减速器的选型。首先讲述了码垛机器人驱动方式的选择，接下来主要介绍了电机种类的选择和减速器种类的选择，最后主要介绍了电机以及减速器具体参数的计算方法以便根据此方法找到合适类型的电机和减速器。 第3章主要介绍了伺服控制系统硬件电路的设计。首先介绍了驱动板的设计，其中包括主电路，IGB T驱动电路，光电隔离电路和检测及保护电路;然后介绍了控制板的设计，其中包括电源电路，DSP2812控制单元最小系统电路以及位置和速度检测电路。 第4章主要介绍了伺服控制系统软件的设计。首先介绍了开发环境CCS5.5 ,然后介绍了主程序和中断子程序，其中包括SVPWM程序，转速和位置检测子程序，按键扫描中断子程序以及PID控制器程序。 第5章为实验结果及分析。在搭建的控制平台上完成交流伺服电机的控制实验，得到的实验结果表明系统稳定性良好，可控性高，并且具有较好的逆变性和调速。