步进电机在机械手控制中的轨迹规划方法.pdf

维普资讯 第24卷 第1期 锦州师范学院学报 (自然科学版) V_0I．24N0．1 2003年 3月 JournalofJinzhouNormalCollege(NaturalScienceEdition) Mar．2003 步进 电机在机械手控制中的轨迹规划方法 金 沙，赵显 日 (辽宁石油职业技术学 院，辽宁 锦州 121001) 摘 要 ：步进 电机在驱动机械手运动时，如果相邻两路径的速度方向相反 ，运动 中将会产生严 重的位置偏差。本文对误差形成的原因进行了分析，并提出了一种轨迹处理的新方法。 关键词：步进 电机 ；轨迹规划 中图分类号 ：TP241 文献标识码 ：B 文章编号：1007—533X(2003)01—0071—03 1 引言 通常认为进步电机控制性能差，很难实现对机械手关节的运动控制 ，但是如果机械手的运动轨迹规划得 当，也可以通过步进电机这一廉价的驱动设备和简单的控制装置 ，得到较高的位置精度和运行速度 。 2 产生误差的原 因 步进电机是由脉冲信号驱动的，它的转角 0和角速度 的变化是不连续的，在变速过程中，步进 电机的 角速度由 。变到 要在一步之内完成 ，否则就会丢步 ，因为它的运行必须与输入脉冲保持一致。对于运行轨 迹中相邻两路径点A(O。，。)、B(Oz，Cat)。)，假如这两点位置相同，但速度相反 ，即要求驱动电机 的速度由正到零 再变为负，电机的角位移为零 ，如图1(n)中直线 AB所示 。但对于开环控制的步进电机驱动系统，速度变化只 能按 图1(n)中折线APB近似实现，因为步进电机在运行到 后，立即按下一点B所规定的速度 z和转角 运行，其结果如图1(6)所示，将从 t。到t。的角位移加到了它的反方向上，位置由AB变成了AQ，使实际位移 为 Q而不是 0，从而引起严重的位置误差 。 ．‘， e ^ I‘，1 … 01 一 0 一 t 于 B— 0 t tl ＼ t3 。f ＼，— I‘，2 f P B (a) (b) 图 1 3 一种适合于控制步进电机的轨迹规划 针对上述问题 ，本文提出了如下的处理方法 ，如图2(n)所示，当相邻两路径点 ( ，-)、B(Oz，z)的速 收稿 日期 ：2002一II一14． 作者简介 ；金 沙 (1965一)，男．讲师，从事电气 自动化教学科研工作 ． 维普资讯 72 锦州师范学院学报 (自然科学fit) 第24卷 度相反时，在A、B点之间采用线性插值的方法确定出速度为零的点M ，将A、B点之间的位移以M点为界分 成两部分，前一部分按 的速度 运行，后一部分按B的速度 运行，