四轴驱控一体机器人控制器的开发

摘要

工业机器人被广泛应用在工业自动化的各个领域，作为工业机器人核心部件，控制器与驱动器直接决定了工业机器人的性能。当前市场上的工业机器人大多需要使用多个伺服驱动器与控制器配合，存在开放性差、硬件资源浪费和计算资源浪费等问题，开发高性能低成本的工业机器人控制器与驱动器对机器人技术发展具有重要意义。
　　本文以开发四轴驱控一体化工业机器人控制器为目标，对多电机的驱动进行了硬件方案设计、硬件通讯接口开发和Nios ii控制软件开发，主要内容包括：
　　在Nios ii处理器中编写驱动控制软件，完成电机的驱动控制。在使用低成本芯片的基础上，为了满足伺服系统对电机状态反馈的需求，进行了硬件电路设计，对SPI通信协议和多摩川编码器通讯协议进行了分析。在FPGA中设计IP核，完成了与编码器的通讯，同时完成了与ADC芯片的通讯。
　　针对驱控一体化系统的多处理器通讯需求，以DSP为核心进行了通讯方案的硬件设计，利用W5300硬件特性与FPGA片内存储单元完成了DSP、Nios ii、上位机的多处理器通讯的软件设计。
　　最终在自行搭建的实验平台上完成了多处理器通讯和相关IP核的功能验证，证明了控制器对电机驱动的有效性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的背景与意义

1.3本文的主要研究内容以及章节安排

第二章 驱控一体化伺服驱动原理

2.1引言

2.2交流永磁同步电机结构与原理

2.3交流永磁同步电机的数学模型

2.4永磁同步电机的磁场定向控制

2.5本章小结

第三章 驱控一体化系统的软硬件协同设计

3.1引言

3.2驱控一体化系统的总体结构

3.3系统功能设计

3.4 Nios ii软件设计

3.5本章小结

第四章 驱控一体化控制器的实验与应用

4.1实验平台

4.2实验

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1研究工作总结

5.2未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文和专利情况