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文檔簡介
1、氣動關(guān)節(jié)作為氣動多指靈巧手的重要組成部件,起著精確引導(dǎo)靈巧手運動的作用,可見靈巧手的應(yīng)用范圍直接受到其關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)性能的影響。國內(nèi)對氣動關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)的研究還有所欠缺,沒有成熟的工業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn),目前研制的氣動多指靈巧手關(guān)節(jié)和控制器很大一部分是靠國外進(jìn)口的,往往價格比較高,不適合靈巧手的推廣應(yīng)用,所以研制氣動多指靈巧手關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)就顯得十分必要。
本課題使用實驗室自行研制的氣動多指靈巧手中應(yīng)用的氣動剛?cè)嵝躁P(guān)節(jié)為控制對象,鑒于現(xiàn)
2、有基于控制板卡的關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大、價格昂貴、兼容差等不足之處,本文著重研究了適用于氣動剛?cè)嵝躁P(guān)節(jié)的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用基于微處理器的關(guān)節(jié)運動控制器,以高性能數(shù)字信號處理器dsPIC30F5013為核心,并用CAN總線方式通訊,極大的簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),保證控制精度的同時使系統(tǒng)具備較好的實時性和兼容性。本文的主要工作和成果如下:
(1)介紹了系統(tǒng)控制對象基于氣動柔性驅(qū)動器FPA的氣動剛?cè)嵝詮澢P(guān)節(jié)的模型結(jié)構(gòu)原理以及氣動剛?cè)嵝躁P(guān)
3、節(jié)在靈巧手中的應(yīng)用,并且根據(jù)FPA關(guān)節(jié)存在滯緩和氣動系統(tǒng)非線性等特點,設(shè)計了模糊自整定PID控制算法實現(xiàn)對氣動剛?cè)嵝詮澢P(guān)節(jié)進(jìn)行閉環(huán)控制。
(2)根據(jù)基于FPA的氣動剛?cè)嵝躁P(guān)節(jié)控制系統(tǒng)整體方案,設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件電路以及相應(yīng)的PCB板,構(gòu)建了系統(tǒng)應(yīng)用程序的總體框架,并采用模塊化程序設(shè)計方式,分別開發(fā)了上位機(jī)監(jiān)控界面軟件和下位機(jī)驅(qū)動軟件,編寫了控制系統(tǒng)軟件源代碼。
(3)控制系統(tǒng)設(shè)計完成后,搭建實驗平臺,通過
4、對氣動剛?cè)嵝詮澢P(guān)節(jié)進(jìn)行了位置靜態(tài)控制、動態(tài)控制、輸出力矩實驗,驗證控制算法和關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)的控制性能。實驗結(jié)果表明:采用本文研究的控制系統(tǒng),關(guān)節(jié)位置靜態(tài)控制時彎曲關(guān)節(jié)控制精度偏差在±0.16°之間,進(jìn)行動態(tài)跟蹤控制時最大穩(wěn)態(tài)誤差為0.24°,不同控制狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)時間在0.8s內(nèi),并且通過系統(tǒng)對電氣比例閥的氣壓控制可以實現(xiàn)對關(guān)節(jié)輸出力/力矩控制,驗證了模糊PID控制算法能有效應(yīng)用于本系統(tǒng)。
本文研究的基于FPA的氣動剛?cè)嵝躁P(guān)節(jié)
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