基于PID的四自由度机械手臂运动控制器设计及优化论文_林彬

(新会中新造纸网厂广东江门 529000)

摘要:机械手臂已成为当代工业、制造业中的重要生产设备，随着生产结构的换代升级，对机械手臂的生产控制精度提出了更高的要求。本文针对四自由度机械手臂的运动控制器进行研究分析，采用模糊技术分离PID控制，使得基于PID控制的自动控制器自由度更加灵活，经试验验证，该优化设计效果良好，值得参考借鉴于同类工程。

关键词:PID;机械手臂；运动控制；设计；优化

前言

在自动化科技不断发展进步的背景下,机械手臂在工业的应用中越来越广泛。机械手臂技术能部分地代替人工操作，并完全按照生产工艺要求精确无误地完成设计程序的工序，较之人工生产有着更大的优势。机械手臂在编程控制下可以实现自动运动，完成各种生产动作操作要求，其中直接影响到机械手控制精度的是其控制器的设计。因此，本文主要通过对四自由度机械手臂的运动控制器进行研究，旨在提高机械手的控制精度，进一步提高工业生产效率，减少生产成本，促进自动化工业的发展。

1.步进电机驱动器设计

机械手臂自动控制器的步进电机需要500脉冲的恒流驱动力，SH⁃215B 细分驱动器是一款半步细分驱动器，其应用双极性恒流斩波驱动技术，斩波频率高于38kHz，每项的最大驱动电流为2.8A，采用25V直流供电，无脉冲电流通过机身时输出电流大小自动变为原来的12 ，节约了电能，完美解决了普通恒流驱动产生的振动大、驱动力弱的缺点。当脉冲信号电平逐渐上升到额定数值，SH⁃215B向步进电机送出转角命令，细分倍数由转角命令的转动角度决定，每1.8°表示一个步数，步数是否输出由开关进行控制，如表1所示，“√” 为开启“，×”为关闭。