伺服电机自适应精确定位控制问题的研究

伺服电机自适应精确定位控制问题的研究摘要：在随着数字技术的发展，各种运动控制器的出现为机器人、数控机床等系统中的运动控制提供了很大方便，而在数控系统中对系统性能影响最大的是伺服控制器系统，但当前市场存在的各种控制器系统价格比较昂贵，因此开发一种价格便宜，通用性，开放性及实时性较高的运动控制器的软硬件系统对中小型数控系统的发展具有重要意义。半个世纪来，直流伺服控制系统己经在精密数控机床、加工中心、机器人等领域得到了广泛的应用。随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展，使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。本文介绍了微机直流伺服系统的硬件、软件设计方案。硬件设计主要包括:总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。单片机应用系统采用了基于总线的模块式单片机通用开发设计方案，配置灵活，可根据需要组合成各种应用系统。功率驱动采用KAXPWM伺服放大器模块，使系统具有结构简洁、性能可靠的特点，可以满足不同结构的直流伺服控制系统的设计要求。软件编制采用模块化的设计方式，主要包括主程序设计、键盘显示器管理程序、TO中断服务(采样定时控制)程序及数字控制算法程序的设计。在出现了许多新型控制规律的今天，PID控制仍是应用最广泛的一种。本文首先讨论了基本PID控制算法、参数整定及PID控制直流伺服系统的实现方法。为了建立开放式实验系统，能试验多种新型控制算法，本文还专门研究了滑模变结构控制，它可以克服系统参数变化、非线性等不利因素，鲁棒性强。关键词:直流伺服电机;PWM；PID滑模变结构；伺服放大器;伺服电机控制器，单片机。Theresearchoftheservo-actuatorself-adaptingaccuratepositioningcontrolproblemAbstract:Alongwiththedevelopmentofnumericalcontroltechnique，itissoconvenienttocontrolmotioninsystemofrobotandnumericalcontrolmachineforallkindofmotioncontrollersappeared.Andthatthebiggestfactortoaffectthesystemperformanceinnumericalcontrolsystemisthecontrollersystemofservo.Andthepriceofthosecontrollersystemsistooexpensiveinthecurrentmarket.Sodevelopingakindoflow一priced,currentopeningandrealtimemotioncontrollersoftwaresystemisgreatdevelopmentofmidtypeandminitypenumericalcontrolsystem.theDCservocontrolsystemhasbeenwidelyusedintheNCmachinetool，machiningcenter,androbot...,etc.Withthetechnicaldevelopmentofservomotor,electronicspowerandcomputercontrol,theservocontrolsystemismakingtowardsdigitizedandmodulardesign.Thispaperintroducesthehardware,softwaredesignplanofDCservocontrolsystemonmicrocomputer.Thehardwaredesignedincludesmainly:thetotalprojectdesign,single一chipcomputerapplicationsystemdesign,drivecircuitdesignandmeasurecircuitdesign.Thesingle-chipcomputersystemisaversatilemodulesingle-chipcomputerdevelopingsystem.Itcanmakeupvariouskindsofapplicationsystemsaccordingtoyourneed.ThepowerdrivesadoptsthePWMservoamplifierKXAmodular,andalsomeetsthedesigningrequirementoftheDCservocontrolsystemindifferentstructure.Thesoftwareadoptsmodulardesign,includesprimarilythemainproceduredesign,keyboardanddisplayprocedure,theserviceprocedureofTObreakoffandincreasesthedesignofthedealtypearithmeticfigurePIDcalculatingwayprocedure.Eveniftherewerealotofthenewcontrol-lawtoday,PIDcontrolisalsothemostextensiveoneinused.ThispaperhasdiscussedbasicPIDcontrolalgorithm,parametertuning,andthedesignofPIDcontrollingoftheDCservosystem.TheexperimentshowsthatbasicPIDcontrolcangatthesatisfactoryresult.Theslidingmodesvariablestructurecontrolcanovercometheunfavourablefactorofthechangeofsystemparametersandnonlinearityetc.anditsrobustnessisstrong.ThispaperalsodiscussesthemethodsofslidingmodevariablestructurecontrolandthedesignofcontrollingofDCservosystems.Keywords:DCservosystems;PWM;Single-chipcomputer;PID;Slidingmodevariablestructure;Servoamplifier;ServoElectromotorcontroller，SCM。