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1、摘要微小型排雷机器人是保障我军勘界扫雷，扫除雷障等行动中减少人员伤亡的重要装备。多自由度机械臂是其重要组成部件，其各关节电机的控制性能的好坏直接影响着排雷效果及行动安全。本文课题基于本公司承担的“面向国际人道主义的微小型扫雷机器人”研究任务。前人采用分立控制器单独控制每路关节电机，其线路复杂、可靠性较差、体积大、成本较高。本论文在借鉴前人工作的基础上，提出了使用一个DSP芯片TTMS320F2812来控制6路关节电机的硬件方案以改善上述缺点。论文首先分析了关节电机控制系统基本构成、工作原理，研究了其动态数学模型、三闭环控制系统模型及基本控制策略。以此为基础，完成了TMS320F
2、2812芯片作为主控制芯片的硬件电路设计。论述了FPGA换相逻辑电路、功率驱动单元的设计、反馈电路、电源管理电路等各部分电路的设计。在TI公司的DSP程序开发平台CCS环境下开发了关节电机控制软件。最后使用上位机测试软件对原理样机进行了性能测试。测试结果表明系统满足性能指标要求，运行稳定，方案可行。该方案提高了系统集成度，降低接线的复杂性，提高了系统可靠性，达到了改进的要求。关键词：关节电机TMS320F2812FPGA三闭环控制系统IAbstractMicrorobotofexcludingmineistoprotectourmilitarydemarcationofmine
3、sweeper,reducecasualtiestocleanminebarrieroperations.Theimportantcomponentisthemultidegreeoffreedommechanicalarm,thecontrolperformanceofthejointmotordirectlyaffectstheeffectivenessofexcludingmineandsecurityofaction.Thispaperbasedonthecompany'sresearchtaskofcommittingisthe"internationalhumani
4、tarianofsmalltypeofmineclearancerobot".Inthepast,thediscretecontrollerisusedtocontrolthemotorofeachjointofthemotor,whichiscomplicated,thereliabilityispoor,thevolumeislargeandthecostishigh.Onthebasisofthepreviouswork,thispaperproposesahardwareschemeofDSPchipTTMS320F2812tocontrolthe6motorstoim
5、provetheabovedisadvantages.Firstly,thisthesisanalyzesthebasicstructureandworkingprincipleofthejointmotorcontrolsystem,andstudiesitsdynamicmathematicalmodel,thethreeclosed-loopcontrolsystemmodelandthebasiccontrolstrategy.Onthisbasis,thehardwarecircuitdesignoftheTMS320F2812chipasthemaincontrol
6、chipiscompleted.IthasdiscussedthecommutationlogiccircuitofFPGA,thedesignofthepowerdrivingunit,thefeedbackcircuit,thepowermanagementcircuitandsoon.UndertheenvironmentofDSPprogramdevelopmentplatformforthecompany'sCCSofTI,ithasdevelopedthecontrol-softwareofjointmotor.Finally,thetestsoftwareofth
7、euppercomputerisusedtotesttheperformanceoftheprototype.Testresultsshowthatthesystemmeetstherequirementsoftheperformanceindex,theoperationisstable,andtheschemeisfeasible.Thisschemecanimprovetheintegrationdegreeofthesystem,reducethecomplexityofthewir
