关节片上位置伺服系统控制器的实现

提出了一种关节片上位置伺服系统控制器的设计方案,并在一片可编程逻辑器件(FPGA)中得到了具体验证和实现.该方案利用FPGA的硬件逻辑单元实现了关节内部所有传感器信息的采集、M/T法测速、电机的脉宽调制和矢量控制,并在FPGA内嵌入了NIOS II软核处理器和控制器局域网CAN总线控制器,实现了关节空间的轨迹规划、位置控制以及与主控计算机的CAN总线通讯.通过SOPC Builder工具实现了硬件逻辑单元和软核控制器的集成.实验结果表明,设计的关节片上位置伺服系统可有效地提高关节控制器系统的集成度,从而减小了电路板的尺寸,增强了系统的抗干扰能力和关节控制性能.     

基于FPGA的高性能关节伺服系统控制器实现

提出了一种基于NIOS Ⅱ软核处理器的全数字化的关节伺服系统控制器的设计方案.该方案不仅实现了电机的矢量控制算法、M/T测速算法以及SPWM算法,而且还实现了关节空间的轨迹规划、位置控制和力矩控制.同时在所设计的关节控制器FPGA内部嵌入了CAN控制器软核,实现了与主控计算机的CAN总线接口和关节控制器参数的在线调整.关节内部电流环控制采样频率为20 kHz,而位置环、力矩环的控制采样频率低于1 kHz.实验结果表明:关节系统的定位精度优于0.01°,由6个完全相同的关节构成的空间机械臂(臂长1.8 m),末端定位精度为±2.7 mm,完全满足空间机械臂系统的要求.     

一种用VM建模方法的空间机器人逆运动学算法

基于虚拟机械臂(VM)建模方法,构造了自由漂浮空间机器人的等效模型,建立了自由漂浮空间机器人的运动学方程.在此模型基础上,对加速隐式近似线性规划方法(AIALPA)进行了改进,提出一种新的更高效的避动力学奇异的逆运动学算法.把自由漂浮空间机器人避动力学奇异问题转化为避虚拟机械臂的运动学奇异问题.算例验证了算法的有效性,结果表明该算法和AIALPA算法得到相I司的关节运动曲线,而所需的迭代次数大约是AIALPA算法的1/2.     

空间机器人半实物仿真系统的研究

由于空间机器人的任务验证实验成本过高,所以往往采用其它方法进行开发阶段的论证和系统的验证.采用半实物仿真的方法研制了空间机器人电联试系统.系统验证任务包括空间机器人运动学,动力学,视觉系统,控制器计算能力,总线速率及可靠性.实验结果表明该系统完全可以仿真空间机器人操作任务.     

基于FPGA的嵌入式系统在灵巧手中的应用

研究了一种基于FPGA和NIOSⅡ双核处理器结构的控制系统,这种系统在结构上更为紧凑的同时,性能更为完善,并将其应用在新一代仿人灵巧手中.系统将算法计算处理和通信任务处理使用两个NIOSⅡ软核分开处理,提高了系统性能,并实现了单个芯片完成系统控制模块,多任务环境,以太网接口及TCP/IP协议栈,CAN、高速串行通信等功能.