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带编码器的永磁同步电机

机器人已经开始在工厂自动化处理中发挥着重要的作用,它们代替工人进行焊接、涂装、装配、切割、码垛堆积,和机器可以更经济、更快速和更准确完成的一些常规操作。本文从电机控制角度重点介绍了系统描述和需求。需求

机器人现已开端在工厂主动化处理中发挥着重要的效果,它们替代工人进行焊接、涂装、安装、切开、码垛堆积,和机器能够更经济、更快速和更精确完结的一些惯例操作。本文从电机操控视点要点介绍了体系描绘和需求。

需求

无论是线性的仍是铰接式的机器人架构装备,大部分运用都要求高精度的机械臂运动。

因而,电机操控战略选用方位操控环路,其间实践方位由方位传感器来捕获,一般增量编码器或肯定编码器的分辨率都十分高。机器人体系的自由度(DOF)即移动关节数与所运用的电机数是持平的。结果是,DOF的值越高,每个电机的移动精度要求就越高,由于每个电机发生的方位差错是相乘的。在这些品种的运用中,需求具有数以百万计脉冲的编码器。与焊接或铣削数控机床比较,冲孔或钻孔数控机床的刀具夹的方位操控要求较低,由于焊接或铣削数控机床的关节运动有必要精确地同步,以坚持所需的运动轨道。

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概念

图1所示的概念结构框图显现了一个简略机器人体系的组成,这是一个铣削数控机床的比如。机床操控结构的顶层是数控机床主操控器,一般需求运用多内核的MCU。 它有必要履行的使命和服务包含:

●人机界面/显现器应当能够输入、显现并修改整个数控程序。

●体系管理器监控并指挥其它MCU,处理体系异常状况和中止信号,存储数控操控程序、刀具校准和刀具补偿参数,以及不同用户的补偿和其它设置。

●运动轴操控处理器解析数控程序并核算方位指令,将这些指令内插到各种坐标体系,并将音讯发送给指定的电机操控器。

外围设备要求视点来看,MCU应当能够处理各种工业通讯协议,并包含一片大容量的片内内存。另一方面,无需特定的电机操控外设模块。

电机操控层的需求与上层不同。运用单颗MCU或许不会满意每种状况下的运用需求。这或许需求一颗额定的监控安全的MCU。除了通讯外,主MCU履行电机操控算法并处理特定驱动器的毛病状况。 电机操控算法包含方位、速度和电流(扭矩)操控环路的核算。

片上非易失性内存的最佳巨细在数十KB范围内,且MCU有必要有专用的电机操控外设模块,包含一个6通道的PWM发生定时器、一个快速精确的模数转换器以及一个处理编码器信号的接口。

有时,数控机床的主操控器和电机操控MCU之间的通讯经过光总线来完成,以保证恶劣、喧闹环境下方位信息的精确传递。

底层为功率模块,每个模块驱动一个电机。这些还不包含详细的MCU逻辑,但能够装备一个智能的IGBT或功率MOSFET驱动器,它能够进行毛病维护和确诊功用。。功率模块丈量操控算法中所用的反应信号(相电流、电压),并经过快速通讯接口传送给电机操控MCU。

机器人体系一般包含有必要由MCU操控的附加组件,如主动换刀设备和刀具冷却操控,或许在数控车床状况中,需求主轴驱动操控。

根据飞思卡尔MCU的完成

操控链的每一层都能够装备飞思卡尔MCU产品。

如上所述,顶层要求微弱的核算才能履行多个使命,但它并不要求特定的电机操控外设。 飞思卡尔32位解决方案产品组合供给多种挑选,满意这一需求:

●根据单核或双核ARM Cortex-A5/ Cortex-M4的Vybrid操控器解决方案
●根据Power Architecture内核的双核PXS20 MCU
●根据ARM Cortex-M4内核的Kinetis K70 MCU

这些MCU包含装备浮点单元的安全功用,具有高功能内核,十分合适轨道核算。

下列飞思卡尔系列供给专用电机操控MCU:

●根据56800EX内核的MC56F84xxx,32位/100 MHz DSC
●根据ARM Cortex-M4内核的Kinetis K40、K60 MCU

这些解决方案有专用电机操控外设模块,包含与ADC同步的PWM模块。 但浮点单元是不需求的,由于内核功能足以履行矢量操控算法。

飞思卡尔支撑东西

如需电机操控的参阅规划、运用笔记和嵌入式软件库等其它信息,敬请拜访freescale.com.cn/motorcontrol。(end)

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