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對于機器人控制，使用帶有集成驅(qū)動器的功率器件板來管理電機

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

資料介紹

您已根據(jù)來自視頻源、其他傳感器、項目目標和其他應(yīng)用程序詳細信息的輸入確定了機械臂下一步動作的所需軌跡和位置。現(xiàn)在，只剩下一個問題了：將所需的目標位置轉(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)動機械臂的電機，使其順利到達終點，沒有超調(diào)，如果有任何電氣問題機械障礙。您已根據(jù)來自視頻源、其他傳感器、項目目標和其他應(yīng)用程序詳細信息的輸入確定了機械臂下一步動作的所需軌跡和位置。現(xiàn)在，只剩下一個問題了：將所需的目標位置轉(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)動機械臂的電機，使其順利到達終點，沒有超調(diào)，如果有任何電氣問題機械障礙。將來自系統(tǒng)處理器的低電平數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電機本身的具體、詳細的指令是一個多方面的過程。此外，這些數(shù)字信號不具有電機通常需要的高電壓和電流。為此，在指令和實際電機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)字信號轉(zhuǎn)換為電機本身的具體、詳細的指令是一個多方面的過程。此外，這些數(shù)字信號不具有電機通常需要的高電壓和電流。為此，在指令和實際電機本身的控制之間需要一系列控制和轉(zhuǎn)換階段（圖 1）。圖 1：完整的電機控制信號路徑包括數(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)計專業(yè)知識，并且具有復(fù)雜的技術(shù)要求。圖 1：完整的電機控制信號路徑包括數(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)計專業(yè)知識，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）與實際執(zhí)行工作的一個或多個電機（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）與實際執(zhí)行工作的一個或多個電機（方框 6）之間的關(guān)鍵路徑. 這些是：一個監(jiān)督處理器，將高級目標轉(zhuǎn)化為具體步驟，例如“將手臂向前移動兩英寸，順時針旋轉(zhuǎn) 180?，然后停止”（方框 2）用于一個或多個電機；一個監(jiān)督處理器，將高級目標轉(zhuǎn)化為具體步驟，例如“將手臂向前移動兩英寸，順時針旋轉(zhuǎn) 180?，然后停止”（方框 2）用于一個或多個電機；運動控制算法處理器（方框 3）。這定義了如何根據(jù)所需的運動軌跡因素（例如加速度和時間段、行進速度、減速度和時間段以及終點）來完成每個步驟。然后確定如何驅(qū)動電機線圈以實現(xiàn)這些細節(jié)。同樣，單個處理器可以為多個電機執(zhí)行此操作，尤其是當它們的動作關(guān)聯(lián)時。運動控制算法處理器（方框 3）。這定義了如何根據(jù)所需的運動軌跡因素（例如加速度和時間段、行進速度、減速度和時間段以及終點）來完成每個步驟。然后確定如何驅(qū)動電機線圈以實現(xiàn)這些細節(jié)。同樣，單個處理器可以為多個電機執(zhí)行此操作，尤其是當它們的動作關(guān)聯(lián)時。來自 (3) 的低電平數(shù)字信號隨后進入 MOSFET/IGBT 驅(qū)動器（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)動程序是舒適的低電平數(shù)字信號世界與困難的高功率管理世界之間的接口。這些驅(qū)動器必須與 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特驅(qū)動參數(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)字信號隨后進入 MOSFET/IGBT 驅(qū)動器（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)動程序是舒適的低電平數(shù)字信號世界與困難的高功率管理世界之間的接口。這些驅(qū)動器必須與 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特驅(qū)動參數(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——以電機所需的電流/電壓水平（方框 6）控制電流流向電機線圈（方框 5）。請注意，許多（但不是全部）應(yīng)用程序還使用來自電機的某種類型的傳感器反饋（霍爾效應(yīng)、編碼器、解析器）來通知處理器電機轉(zhuǎn)子的實際情況；一些算法，如磁場定向控制 (FOC)，不需要這種反饋，但會產(chǎn)生額外計算需求的成本，并可能降低精度。