试析高压带电作业机器人运动控制系统的研究与实现

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1、分类号：TP242密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文高压带电作业机器人运动控制系统的研究与实现王公旺申请学位级别：硕士学位专业名称：控制理论与控制工程指导教师姓名：戴炬职称：教授山东科技大学二零一零年六月论文题目：高压带电作业机器人运动控制系统的研究与实现作者姓名：王公旺入学时间：2007年9月专业名称：控制理论与控制工程研究方向：智能机器人指导教师：戴炬职称：教授论文提交日期：2010年5月论文答辩日期：2010年6月授予学位日期：THEMOTIONCONTROLSYSTEMRESEARC

2、HANDIMPLEMENTATIONOFHIGHVOLTAGELIVELINEWORKINGROBOTADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyWangGongwangSupervisor:ProfessorDaiJuCollegeofInformationandElectricalEngi

3、neeringJune2010声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnol

4、ogy,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要运动控制系统的核心部分是运动控制器，随着微电子技术与半导体工艺的发展，DSP芯片的性能不断提高，成本不断下降，目前高性能运动控制器大都采用DSP芯片为核心。基于DSP的运动控制器不但能使复杂的算法

5、和功能得以实现，而且采用软硬件配合开发方便，有一定的灵活性。本论文以国家863项目“10KV电力线路带电作业机器人”为背景，以该项目带电作业机器人产品样机为研究对象，通过对当前运动控制器发展现状的调研和分析，结合带电作业机器人控制系统实际需求，提出了采用DSP+CPLD为核心设计运动控制器的方案。该方案将DSP和CPLD相结合，一方面DSP作为运动控制器的核心处理器，具有灵活的编程功能，能实时方便地实现复杂的速度控制算法，提高了控制性能；另一方面将大量的逻辑控制功能和外围接口电路集成在CPLD中，提高了

6、运动控制器的可靠性和稳定性。同时，因为CPLD具有在现场可重构的特性，保证了运动控制器具有良好的开放性，也大大方便了系统的设计和调试。本文对控制器的各功能模块如DSP最小系统、驱动器及其它接口电路、CPLD功能设计的实现进行了详细介绍。对控制系统的关键技术进行了研究，主要包括交流伺服电机控制技术、位置闭环伺服PID控制算法和改进的梯形加减速控制技术，在此基础上开发了控制器的软件系统。采用模块化的程序设计方法，完成DSP主程序和各中断服务子程序设计。同时运用VC软件设计了上位机监控界面，用于试验阶段对电机

7、运行状态的监控，及对系统控制参数的整定。关键词：带电作业机器人，运动控制，伺服系统、DSP、CPLD山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTThehardcoreofmotioncontrolsystemismotioncontroller.Withthedevelopmentofthemicro-electronicstechniqueandthesemi-conductorcraft,thecapabilityofDSP-chipimprovescontinuously,thecostdesce

8、nds,thehighperformancemotioncontrolleradoptsthechipofDSPascoremostlycurrently.TheMotionControllersbasedonDSPcancarryoutcomplicatedalgorithmandfunctions.Inaddition,thesecontrollersaredesignedthroughthewaythatsoftwareandhard