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行業新聞

內鑲型新式電機的多功效帶動扼制體系構建

2018-12-11

  檢測模塊基于應變反饋的曲率檢測模塊由電橋電路、放大電路和濾波電路組成。以平面彎曲ESMAA曲率傳感為例,兩根相同半徑的SMA絲平行彈性棒軸線嵌入,平面彎曲內嵌式SMA電機絲與棒的半徑分別為rs與Rr。其中,w1為回復絲,與棒軸線重合,記憶為U形。w2為恢復絲,偏心矩為d1,記憶為直線態。電機運行方向是確定的,可按圖示方法配置兩片應變片G1和G2。當電機運行時,G1受壓,而G2受拉,因G1和G2對稱粘貼,故二者電阻變化量相等,極性相反,由1/2電橋得到輸出電壓,經放大濾波后送入DSP,通過軟件處理輸出一定占空比的PWM波。

  初始化工作包括:初始化時鐘寄存器,與通用定時器相關的寄存器,A/D轉換模塊,串口通信模塊,以及關閉看門狗等。主程序流程圖中斷事件包括:通過定時器T2中斷采集應變片信息及實現控制算法;通過T1和T3中斷產生PWM輸出,產生對ESMAA加熱電流進行控制的脈沖;通過外部中斷實現鍵盤輸入,便于人機交換,完成各ESMAA單元電機的啟停及占空比增減等功能。機械手位置傳感器的電壓輸入通過放大、濾波后接入F2407片內A/D轉換通道。在T2中斷發生后,A/D轉換模塊分別采集擬人手各指節的位置信息,采用分段多模式PI控制算法調整輸出加熱脈沖占空比。

  TMS320F2407芯片工作時,在定時器連續增計數模式下,使能定時器的比較操作,通過設置定時器周期中斷,定時周期寄存器就可以產生連續的周期信號,再通過改變定時比較寄存器的值控制脈寬,即可產生任意調制的PWM波形。通過定時器T1與T3的周期中斷,產生6路PWM波形。在定時器周期中斷服務子程序內,改變比較寄存器的值,從而改變PWM波形的占空比。在相關硬件配置條件下,初始化DSP的CPUCLK為10MHz,將定時器T1的周期寄存器T1PR設置為F000h,定時器T3的周期寄存器T3PR設置為F024h.T1產生的PWM信號的頻率等于40kHz,T3產生的PWM信號的頻率接近40kHz,使得在定時器T1和T3產生的PWM頻率在滿足設計要求前提下,不會同時產生中斷,導致沖突。

  由于定時器T1周期中斷和定時器T3周期中斷共用了內核的INT2第3級中斷。因此,在INT3中斷服務子程序中,先根據中斷向量偏移地址來判斷究竟是定時器T1/T3哪一個產生了中斷(即確定定時器中斷號),再轉入相應的子程序。并且,須編寫中斷保護和恢復代碼,在進入ISR時,要對這些寄存器變量進行堆棧保護;在ISR完成時,要對這些寄存器變量進行堆?;謴?。

  實驗結果為單指節的分段多模式PI階躍響應結果。參數為:誤差閾值=2m-1,比例系數KP=0.05,積分系數KI=0.006,目標曲率為18m-1,Umax為0.8,采樣周期T=15.4ms.超調量<2.0%,穩態誤差小于0.5m-1。曲率誤差大于時,輸出加熱電流占空比,電機快速達到設定曲率,上升時間為0.55s.

  階躍響應實驗機械手由六臺單元樣機構成,考慮到系統對響應速度、穩定性、定位精度有較高要求,經操作與軌跡規劃后,對六指節同時控制,實現機械手協調運行與定位。試驗表明,機械手(限于篇幅,擬人手形圖略)基本能夠按照預期軌跡運動,但由于模型構建與制作工藝上存在誤差,表現出指尖到位或超過預定位置,且不能嚴格各指節在同一時刻到達預定位置等等,尚須通過進一步的理論與實驗研究加以改進。

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