基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]輪式機(jī)器人是以驅(qū)動(dòng)輪子來(lái)帶動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行移動(dòng)和工作的機(jī)器人，由于其具有自重輕、承載大、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)和控制相對(duì)方便、行走速度快、工作效率高等特點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用。隨著科技發(fā)展對(duì)機(jī)器人的自主智能化的需求，如何控制輪式機(jī)器人按照我們需要的方式進(jìn)行移動(dòng)和精準(zhǔn)的動(dòng)作，即對(duì)輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
[0003]直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是各種進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)。其具有兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)電流和轉(zhuǎn)速，克服了單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)用一個(gè)調(diào)節(jié)器綜合多種信號(hào)，導(dǎo)致各參數(shù)相互影響等缺點(diǎn)，具有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，起步時(shí)間短、超調(diào)量小、并且抗擾動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中有大量的參數(shù)需要調(diào)整，運(yùn)用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法工作量大，調(diào)試?yán)щy，并且兩輪輪式機(jī)器人本質(zhì)上具有飽和非線性問(wèn)題，因此增加了基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括核心控制器、電流采集模塊、H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)組模塊，所述核心控制器包括上位機(jī)和底層DSP控制器，所述底層DSP控制器包括ADC接口、正交解碼電路和PWM發(fā)生器，所述電流采集模塊包括ADC模塊和編碼器，所述上位機(jī)通信連接所述底層DSP控制器，所述底層DSP控制器上的ADC接口連接ADC模塊，正交解碼電路連接編碼器，PWM發(fā)生器連接H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接電機(jī)組模塊，電機(jī)組模塊連接電流采集模塊。
[0006]進(jìn)一步的，所述上位機(jī)通過(guò)SCI串口通信連接所述底層DSP控制器。
[0007]進(jìn)一步的，所述ADC模塊對(duì)電機(jī)組模塊的電樞電流進(jìn)行檢測(cè)采集。
[0008]本實(shí)用新型提供的基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于:提供了一種能夠克服兩輪輪式機(jī)器人由于飽和非線性導(dǎo)致的失控的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直流電機(jī)電樞電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)控制為調(diào)速系統(tǒng)，具有直流電機(jī)調(diào)速起步快、超調(diào)量小、并且抗擾動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，以及底層控制器采用了以驅(qū)動(dòng)電流控制直流電機(jī)的加速度特性的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)可調(diào)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0011]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本實(shí)用新型基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]所述基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括核心控制器10、電流采集模塊20、H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊30和電機(jī)組模塊40，所述核心控制器10包括上位機(jī)11和底層DSP控制器12，所述底層DSP控制器12包括ADC接口 121、正交解碼電路122和PWM發(fā)生器123，所述電流采集模塊20包括ADC模塊21和編碼器22，所述上位機(jī)11通信連接所述底層DSP控制器12，所述底層DSP控制器12上的ADC接口 121連接ADC模塊21，正交解碼電路122連接編碼器22，PWM發(fā)生器123連接H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊30，H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊30連接電機(jī)組模塊40，電機(jī)組模塊40連接電流采集模塊20。
[0013]所述上位機(jī)11通過(guò)SCI串口通信連接所述底層DSP控制器12。
[0014]所述ADC模塊21對(duì)電機(jī)組模塊40的電樞電流進(jìn)行檢測(cè)采集。
[0015]在核心控制器10中完成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制算法實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)11通過(guò)SCI串口通信經(jīng)底層DSP控制器12的雙閉環(huán)控制使電機(jī)組模塊40按照上位機(jī)11給定的電流進(jìn)行加速并實(shí)現(xiàn)給定的轉(zhuǎn)速;底層DSP控制器12進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。電流采集模塊20采集電機(jī)組模塊40的電樞電流在經(jīng)過(guò)編碼器22處理后經(jīng)ADC模塊21傳入核心控制器10。核心控制器10采集編碼器22反饋數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)一定測(cè)速算法將轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)11。核心控制器10再通過(guò)底層DSP控制器12產(chǎn)生PffM信號(hào)去控制H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊30，從而控制電機(jī)組模塊40轉(zhuǎn)速和電流。
[0016]本實(shí)用新型提供了一種能夠克服兩輪輪式機(jī)器人由于飽和非線性導(dǎo)致的失控的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直流電機(jī)電樞電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)控制為調(diào)速系統(tǒng)，具有直流電機(jī)調(diào)速起步快、超調(diào)量小、并且抗擾動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，以及底層控制器采用了以驅(qū)動(dòng)電流控制直流電機(jī)的加速度特性的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)可調(diào)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)。
[0017]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括核心控制器(1)、電流采集模塊(20)、H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(30)和電機(jī)組模塊(40)，所述核心控制器(10)包括上位機(jī)(I I)和底層DSP控制器(12)，所述底層DSP控制器(12)包括ADC接口(121)、正交解碼電路(122)和PffM發(fā)生器(123)，所述電流采集模塊(20)包括ADC模塊(21)和編碼器(22)，所述上位機(jī)(11)通信連接所述底層DSP控制器(12)，所述底層DSP控制器(12)上的ADC接口( 121)連接ADC模塊(21)，正交解碼電路(122)連接編碼器(22)，PWM發(fā)生器(123)連接H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(30)，H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(30)連接電機(jī)組模塊(40)，電機(jī)組模塊(40)連接電流采集模塊(20)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)(11)通過(guò)SCI串口通信連接所述底層DSP控制器(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC模塊(21)對(duì)電機(jī)組模塊(40)的電樞電流進(jìn)行檢測(cè)采集。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及基于直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速的兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括核心控制器、電流采集模塊、H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)組模塊，核心控制器包括上位機(jī)和底層DSP控制器，底層DSP控制器包括ADC接口、正交解碼電路和PWM發(fā)生器，電流采集模塊包括ADC模塊和編碼器，上位機(jī)通信連接底層DSP控制器，底層DSP控制器上的ADC接口連接ADC模塊，正交解碼電路連接編碼器，PWM發(fā)生器連接H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，H橋電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接電機(jī)組模塊，電機(jī)組模塊連接電流采集模塊。
【IPC分類】G05D13/62
【公開(kāi)號(hào)】CN205193615
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521014562
【發(fā)明人】劉劍鋒
【申請(qǐng)人】湖南品信生物工程有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日