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對(duì)于機(jī)器人控制，使用帶有集成驅(qū)動(dòng)器的功率器件板來管理電機(jī)

2512848 2022-11-28 | pdf | 359.2KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

您已根據(jù)來自視頻源、其他傳感器、項(xiàng)目目標(biāo)和其他應(yīng)用程序詳細(xì)信息的輸入確定了機(jī)械臂下一步動(dòng)作的所需軌跡和位置。現(xiàn)在，只剩下一個(gè)問題了：將所需的目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換為特定的命令，這些命令將以所需的加速度、速度和減速度驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的電機(jī)，使其順利到達(dá)終點(diǎn)，沒有超調(diào)，如果有任何電氣問題機(jī)械障礙。您已根據(jù)來自視頻源、其他傳感器、項(xiàng)目目標(biāo)和其他應(yīng)用程序詳細(xì)信息的輸入確定了機(jī)械臂下一步動(dòng)作的所需軌跡和位置。現(xiàn)在，只剩下一個(gè)問題了：將所需的目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換為特定的命令，這些命令將以所需的加速度、速度和減速度驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的電機(jī)，使其順利到達(dá)終點(diǎn)，沒有超調(diào)，如果有任何電氣問題機(jī)械障礙。將來自系統(tǒng)處理器的低電平數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)本身的具體、詳細(xì)的指令是一個(gè)多方面的過程。此外，這些數(shù)字信號(hào)不具有電機(jī)通常需要的高電壓和電流。為此，在指令和實(shí)際電機(jī)本身的控制之間需要一系列控制和轉(zhuǎn)換階段（圖 1）。將來自系統(tǒng)處理器的低電平數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)本身的具體、詳細(xì)的指令是一個(gè)多方面的過程。此外，這些數(shù)字信號(hào)不具有電機(jī)通常需要的高電壓和電流。為此，在指令和實(shí)際電機(jī)本身的控制之間需要一系列控制和轉(zhuǎn)換階段（圖 1）。圖 1：完整的電機(jī)控制信號(hào)路徑包括數(shù)字和處理器功能（1、2、3）以及模擬和電源電路（4、5），它們需要非常不同的設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，并且具有復(fù)雜的技術(shù)要求。圖 1：完整的電機(jī)控制信號(hào)路徑包括數(shù)字和處理器功能（1、2、3）以及模擬和電源電路（4、5），它們需要非常不同的設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，并且具有復(fù)雜的技術(shù)要求。（使用Digi-Key Scheme-it（使用Digi-Key Scheme-it繪制的圖表繪制的圖表））這些中間階段是調(diào)用整體任務(wù)（“將杯子從 A 移到 B 并清空內(nèi)容物”）的用戶 I/O（方框 1）與實(shí)際執(zhí)行工作的一個(gè)或多個(gè)電機(jī)（方框 6）之間的關(guān)鍵路徑. 這些是：這些中間階段是調(diào)用整體任務(wù)（“將杯子從 A 移到 B 并清空內(nèi)容物”）的用戶 I/O（方框 1）與實(shí)際執(zhí)行工作的一個(gè)或多個(gè)電機(jī)（方框 6）之間的關(guān)鍵路徑. 這些是：一個(gè)監(jiān)督處理器，將高級(jí)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體步驟，例如“將手臂向前移動(dòng)兩英寸，順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180?，然后停止”（方框 2）用于一個(gè)或多個(gè)電機(jī)；一個(gè)監(jiān)督處理器，將高級(jí)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體步驟，例如“將手臂向前移動(dòng)兩英寸，順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180?，然后停止”（方框 2）用于一個(gè)或多個(gè)電機(jī)；運(yùn)動(dòng)控制算法處理器（方框 3）。這定義了如何根據(jù)所需的運(yùn)動(dòng)軌跡因素（例如加速度和時(shí)間段、行進(jìn)速度、減速度和時(shí)間段以及終點(diǎn)）來完成每個(gè)步驟。然后確定如何驅(qū)動(dòng)電機(jī)線圈以實(shí)現(xiàn)這些細(xì)節(jié)。同樣，單個(gè)處理器可以為多個(gè)電機(jī)執(zhí)行此操作，尤其是當(dāng)它們的動(dòng)作關(guān)聯(lián)時(shí)。運(yùn)動(dòng)控制算法處理器（方框 3）。這定義了如何根據(jù)所需的運(yùn)動(dòng)軌跡因素（例如加速度和時(shí)間段、行進(jìn)速度、減速度和時(shí)間段以及終點(diǎn)）來完成每個(gè)步驟。然后確定如何驅(qū)動(dòng)電機(jī)線圈以實(shí)現(xiàn)這些細(xì)節(jié)。同樣，單個(gè)處理器可以為多個(gè)電機(jī)執(zhí)行此操作，尤其是當(dāng)它們的動(dòng)作關(guān)聯(lián)時(shí)。來自 (3) 的低電平數(shù)字信號(hào)隨后進(jìn)入 MOSFET/IGBT 驅(qū)動(dòng)器（方框 4），后者提供打開和關(guān)閉功率開關(guān) MOSFET/IGBT 所需的特定電壓和電流。這些驅(qū)動(dòng)程序是舒適的低電平數(shù)字信號(hào)世界與困難的高功率管理世界之間的接口。這些驅(qū)動(dòng)器必須與 MOSFET/IGBT 在電壓、電流、轉(zhuǎn)換速率和開啟/關(guān)閉周期方面所需的獨(dú)特驅(qū)動(dòng)參數(shù)相匹配，并且還要適應(yīng)開關(guān)瞬變、過熱甚至短路等常見問題MOSFET/IGBT 可能遇到的情況。來自 (3) 的低電平數(shù)字信號(hào)隨后進(jìn)入 MOSFET/IGBT 驅(qū)動(dòng)器（方框 4），后者提供打開和關(guān)閉功率開關(guān) MOSFET/IGBT 所需的特定電壓和電流。這些驅(qū)動(dòng)程序是舒適的低電平數(shù)字信號(hào)世界與困難的高功率管理世界之間的接口。這些驅(qū)動(dòng)器必須與 MOSFET/IGBT 在電壓、電流、轉(zhuǎn)換速率和開啟/關(guān)閉周期方面所需的獨(dú)特驅(qū)動(dòng)參數(shù)相匹配，并且還要適應(yīng)開關(guān)瞬變、過熱甚至短路等常見問題MOSFET/IGBT 可能遇到的情況。然后，功率開關(guān)——無論是 MOSFET 還是 IGBT——以電機(jī)所需的電流/電壓水平（方框 6）控制電流流向電機(jī)線圈（方框 5）。請(qǐng)注意，許多（但不是全部）應(yīng)用程序還使用來自電機(jī)的某種類型的傳感器反饋（霍爾效應(yīng)、編碼器、解析器）來通知處理器電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際情況；一些算法，如磁場(chǎng)定向控制 (FOC)，不需要這種反饋，但會(huì)產(chǎn)生額外計(jì)算需求的成本，并可能降低精度。