基于STM32的數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)的控制設(shè)計(jì).pdf

1、舵機(jī)是機(jī)器人中的一種重要部件，舵機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)位置伺服驅(qū)動(dòng)器，適用于那些角度位置不斷變化的場(chǎng)合。數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)以其控制精度高、可靠性高、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)器人行業(yè)得到了大量應(yīng)用。本文針對(duì)機(jī)器人機(jī)械臂中的數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)，著重進(jìn)行了控制硬件和控制軟件的設(shè)計(jì)、以及控制性能的測(cè)試分析和研究。
　　本文選用直流有刷空心杯電機(jī)作為數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)的動(dòng)力元件，并分析了其數(shù)學(xué)模型，在建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，闡述了數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)的PI控制器的模型。
　

2、　在控制硬件設(shè)計(jì)方面，由于控制及驅(qū)動(dòng)硬件嵌入在體積較小的數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)內(nèi)，因此，在保證控制功能及性能的前提下，要求硬件電路盡可能簡(jiǎn)潔。本文采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，對(duì)數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)的各個(gè)控制硬件功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。選用stm32作為數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)的主控芯片。主要的硬件功能模塊包括H橋驅(qū)動(dòng)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、編碼器模塊、485通信模塊等。本文在數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)的輸出軸端采用了一個(gè)12位非接觸式編碼器AS5045作為位置反饋，相對(duì)傳統(tǒng)電位器的位置反饋，可

3、實(shí)現(xiàn)高精度位置伺服控制，控制精度可高達(dá)0.088°。
　　在控制軟件設(shè)計(jì)方面，對(duì)以stm32為主控芯片的各個(gè)軟件功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。主要包括主控程序、RS485 Modbus RTU協(xié)議程序設(shè)計(jì)、PWM驅(qū)控程序設(shè)計(jì)、ADC采樣程序設(shè)計(jì)、SSI通信程序設(shè)計(jì)等。同時(shí)還設(shè)計(jì)了數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)的上位機(jī)軟件，上位機(jī)軟件具有人機(jī)交互界面友好、易操作等特點(diǎn)。
　　在控制算法上，采用帶前饋的位置環(huán)和電流環(huán)雙閉環(huán)增量式PI控制算法。