基于西门子PLC的机器人伺服控制系统设计.docx
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1、基于西门子PLC的机器人伺服控制系统设计邢媛导语:本文通过对伺服控制系统的研究,以伺服电动机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论的根底下组成了电气传动自动控制系统。引言20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和沟通可变速驱动技术的开展,永磁沟通伺服驱动技术有了突出的开展,各国著名电气厂商相继推出各自的沟通伺服电动机和系列产品并不断完善和更新。沟通伺服系统已成为现代高性能伺服系统的主要开展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各国已经商品化了的沟通伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。沟通伺服驱动装置在传动领域的开展日
2、新月异。目前制约基于的控制伺服系统在工业应用上的主要问题,主要包括以下几个方面:支持PLC控制伺服系统的智能设备造成初期投资的进步;系统构造怎样变化,怎样构筑一个基于PLC伺服的控制系统;通讯是否可靠;设备选型的局限性等对于用户的这些疑问等。近几年来,随着机器人技术与控制技术的开展,机器人在日常生活和工农业消费中得到广泛应用。机器人对象是一个非线性、强耦合的多变量系统,在运动经过中由于存在摩擦、负载变化等不确定因素,因此它还是一个时变系统。传统的机器人控制技术大多是基于模型的控制方法,无法得到满足的轨迹跟踪效果模糊控制和神经网络等人工智能的开展为解决机器人轨迹跟踪问题提供了新的思路。普通模糊控
3、制的控制规那么大局部是人们的经历总结。不具备自学习、自适应的才能,往往还受到人的主观性的影响。因此不能很好地控制时变不确定的系统。目前,工业机器人关节主要是采用沟通伺服系统进展控制,本研究将技术成熟、编程方便、可靠性高、体积小的SIEMENSS-200可编程控制器,应用于可控环流可逆调系统,研制出机器人关节直流伺服系统,用以对工业机器人关节进展伺服控制。1、机器人伺服控制系统建立本系统中,立体定位系统作为主要数据输入通道,用于准确获取目的位置与机器人之间准确的相对位置。随后将这些现场实时空间信息融入先前建立的空间模型。期间需要确定前模型与实际的三维空间变换关系,即配准。然后,机器人根据计算机辅
4、助系统制定的运动方案进展运动操纵。运动中,立体定位系统通过对机器人与目的空间位置的不断收集,结合机器人多轴控制器进展视觉控制。机器人控制系统如图1所示。框图中输入为机器人行走驱动伺服电机的反应电流,输出为机器人的行走速度,由伺服调速实现。图1机器人控制系统本文设计的机器人为六自由度机器人:三个转动三个平动。机器人的六自由度协同完成空间运动。考虑到设计的机器人属于小型机器人,希望尽量减轻重量。这样一来,由于刚度下降而要求限定机构整体负载,同时还要考虑机构高速运动时的稳定性。而且,该多自由度机构的刚度设计取决于运动的速度与方向。1.1控制系统构造系统采用SIEMENS7-200型PLC,外加D/A
5、数模转换模块,将PLC数字信号变成模拟信号,通过BTI变流调速系统(主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环流调节器ARR,正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反应器TCV组成)驱动直流电机运转,驱动机器人关节按控制要求进展动作。系统构造如图2所示。图2机器人伺服控制系统构造示意图1.2系统工作原理控制系统原理如图3所示,可控环流可逆调速系统的主电路采用穿插联接方式,整流变压器的一个副边绕组接成Y型,另一个接成型,2个沟通电源的相位错开30,其环流电压的频率为l2倍工频。为了抑沟通环流,在2组可控整流桥之间接放了2只平衡电抗器,电枢回路中仍保存一只平波电抗器。图3工业机器人直流伺服系统
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