声明
致谢
第一章绪论
1.1课题的研究背景和意义
1.2.1国外协作机器人发展现状
1.2.2国内协作机器人发展现状
1.3.1 关节模组的发展现状
1.3.2 关节模组的驱动与控制研究现状
1.4 DSP电控系统的开发方式概述
1.5论文的主要研究内容
第二章关节模组的驱动控制方案设计
2.1关节模组零部件简介
2.1.1无框力矩电机
2.1.2谐波减速器
2.1.3制动器
2.1.4高分辨率双编码器
2.1.5力矩传感器
2.2无框力矩电机的数学模型
2.2.1三相坐标系中无框力矩电机的数学模型
2.2.2两相旋转坐标系中无框力矩电机的数学模型
2.3.1矢量控制策略简介
2.3.2空间电压矢量调制SVPWM技术
2.3.3电流环控制器的设计
2.3.4无框力矩电机矢量控制仿真
2.4.1 主控芯片的选型
2.4.2 功率逆变方案设计
2.4.3 Simulink的基础模块和硬件支持包简介
2.5本章小结
第三章关节模组驱动控制硬件电路设计
3.1关节模组硬件系统总体结构设计
3.2控制板的设计
3.2.1主控芯片最小系统电路
3.2.2RS232通讯电路
3.2.3CAN通信电路
3.2.4编码器接口电路
3.2.5霍尔传感器接口电路
3.3功率驱动板的设计
3.3.1功率逆变电路的设计
3.3.2驱动电路的设计
3.3.3电流采样电路
3.3.4制动电路设计
3.3.5力矩信号采集电路的设计
3.4系统电源电路的设计
3.4.1 24V和12V稳压电路的设计
3.4.2 5V和-5V稳压电路的设计
3.4.3 3.3V稳压电路的设计
3.4.4 1.2V和3V稳压电路的设计
3.5关节模组控制板和驱动板实物介绍
3.6本章小结
第四章关节模组驱动控制系统软件设计
4.1 软件总体方案设计
4.2 ePWM的设置和传感器数据的采集
4.2.1 ePWM的设置
4.2.2霍尔传感器数据的采集
4.2.3增量式光电编码器数据的采集
4.2.4绝对式编码器数据的采集
4.2.5相电流和母线电压的采集
4.2.6扭矩传感器数据的采集
4.3关节模组的控制模型设计
4.3.1制动器的控制模型设计
4.3.2 CAN通信模型的设计
4.3.3关节模组的电流、速度、位置三环控制模型设计
4.4上位机监控软件的设计
4.4.1上位机的通信协议
4.4.2上位机的界面和主要功能介绍
4.4.3串口通信模型的设计
第五章关节模组的动力学控制
5.1无框力矩电机的参数辨识
5.1.1递推最小二乘法
5.1.2基于RLS的无框力矩电机的参数辨识
5.2关节模组的鲁棒控制
5.2.1关节模组的动力学建模
5.2.2基于模型的鲁棒控制器的设计
5.2.3控制器的证明
5.2.4关节模组的动力学控制仿真
5.2.5考虑摩擦力的关节模组动力学控制仿真
5.3关节模组的阻抗控制
5.3.1关节模组的阻抗控制
5.3.2关节模组的导纳控制
5.4本章小结
第六章关节模组控制实验
6.1关节模组实验平台
6.2关节模组电流、速度、位置控制实验
6.2.1电流控制实验
6.2.2速度控制实验
6.2.3位置控制实验
6.3关节模组的鲁棒控制实验
6.3.1关节模组的鲁棒控制实验
6.3.2考虑摩擦力的关节模组鲁棒控制实验
6.4关节模组的导纳控制实验
第七章总结与展望
7.1全文总结
7.2研究展望
参考文献
攻读硕士期间的学术活动及成果情况
合肥工业大学;
