基于labview实验平台的管道机器人控制

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1、基于Labview实验平台的管道机器人控制一、课题总体设计该课题的主要任务是实现对管道机器人的运动控制。采用实验室的LABVIEW实验平台实现管道机器人的运动控制。即用LABVIEW软件编写驱动程序，硬件借助于NI公司的控制卡。软硬件结合实现基于LABVIEW实验平台的管道机器人的运动控制。因管道机器人的运动控制是通过直流电机转速的控制来实现的，所以对管道机器人的运动控制可以理解为是对管道机器人中的直流电机的转速的控制。也即课题的主要任务可简化为实现对管道机器人中直流电机转速的控制。1.2课题对管道机器人中直流电机的运动控制的实现该控制过程

2、总的来讲是通过“控制电路”与“驱动电路”两部分电路的共同作用来实现对管道机器人中电机的转速控制，也即实现对管道机器人的运动控制。驱动电路部分采用H桥形双极性开关放大电路来实现，实物如图1。图1H桥形双极性开关放大电路通过输入两路经过脉冲宽度宽调制即PWM（PulseWidthModulate）的矩形脉冲，如图2所示，并借助于该矩形脉冲该驱动电路即可实现对电机转速的控制。所谓的脉冲宽度调制原理如图2，是通过调节电路的占空比即11的数值实现对矩形脉冲宽度的调节，并进而用其实现对电机电压的控制，从而进一步实现对电机转速的控制。驱动原理的具体实现如

3、图3所示。PWM驱动是利用大功率晶体管的开关特性来调制固定电压的直流电源，按一个固定频率来接通和断开开，并根据需要改变一个周期内接通与断开时间的长短，通过改变电机电枢电压的占空比来改变平均电压的大小，控制电动机的转速，又称为开关驱动装置。图2脉冲宽度调制原理图3驱动原理双极模式PWM控制的特点是在一个开关周期内，作用导电枢上的电压极性是正负交替的，双极性工作模式由此得名。H型双极模式PWM的功率转换电路如图4所示。它由四个大功率晶体管和四个续流二极管组成。四个大功率管分为两组，V1和V4一组，V2和V3为另一组，同一组中的两个晶体管同时导通

4、、通时关断，两组晶体管之间是交替的轮流导通和截至的。亦即基极驱动信号=，==。双极模式工作的输出电压和电流波形如图5所示。由于允许电流反向，所以双极模式工作时电枢电流始终是连续的。11在0≤t<期间，、为正，晶体管V1和V4导通，、为负，V2和V3截止。当>时，电枢电流沿回路1（经V1和V4）从A流向B，电动机工作在电动状态。图4H型双极模式PWM功率转换电路图5电压电流波形在≤t

5、二极管VD3、VD2正向导通电压将的限制，晶体管V2和V3不能导通。假若在t=时刻正向电流衰减到零，则在

6、情况下，电枢电流仍然是连续的，不会出现电流断续，但其工作状态成电动和制动交替出现。若电动机的负载较重，或者最小负载电流大于电流脉动量Δ，则在工作过程中11不会改变方向，电动机始终都工作电动状态，电压、电流波形如图5所示。假定电动机原来处于高速正转状态，当控制指令突然减小，电枢电压()立即降低，使>。若在0≤t<期间，由于电流不能突变，Ladia/dt+Eg>Us，电枢电流沿回路4（经由二极管VD4、VD1）从B流向A，把能量回馈给电源，电动机工作在再生制动状态。若在≤t

7、电动机工作在反接制动状态。由上面的分析可知，电动机不论运行在何种工作状态，在0≤t<期间电枢电压总是等于+，而在≤t

8、如图6。该部分电路的主要功能是提供两路PWM(脉宽调制)波,用于供给上面提到的驱动电路部分。从而两部分电路共同实现对机器人控制电机转速的控制，也即实现对机器人的运动控制。TMS3