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。 三自由度平動機械手工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計 科目：機電一體化 班級：機械工程五班 成員：羅欣201325070530 盧國文201325070501 趙效魯201325070509 賈靜然201325070502 目錄 一、設(shè)計任務(wù) 3 1、 題目 3 2、 任務(wù) 3 3、 主參數(shù) 3 二、產(chǎn)品總功能的確定 4 1、單坐標(biāo)定位。 4 2、三平面直線插補和圓弧插補。 4 三、總體方案的確定 7 1、機械傳動部件的選擇 7 2、動力裝置的選擇 7 3、.檢測與傳感裝置的選擇 8 4、.控制與信息處理裝置的選擇 8 四、機械傳動部件的計算與選型 9 1、滾珠絲杠螺母副的計算與選型 9 2、步進(jìn)電機的計算與選型 12 五、檢測與傳感裝置的計算與選型 15 1、 速度的檢測與傳感裝置 15 、2.位移的檢測與傳感裝置 17 六、控制與信息處理裝置的選擇 20 1、 速度控制 20 2、CPU的選擇 26 七、工作臺系統(tǒng)的功能框圖 27 八、工作臺裝配圖的繪制 27 九、部分源代碼 28 十、感悟與總結(jié) 32 十一、參考文獻(xiàn) 32 一、設(shè)計任務(wù) 1、 題目 三自由度平動機械手工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計 2、 任務(wù) 設(shè)計一種適用于機械手空間平動的工作臺 3、 主參數(shù) （1）、X、Y、Z方向脈沖當(dāng)量： ?x= ?y= ?z=0.005mm/脈沖 （2）、X、Y、Z方向的定位精度均為：±0.01mm （3）、工作臺空載最快移動速度： ?xmax= ?ymax= ?zmax=3000mm/min （4）、工作臺負(fù)載最快移動速度： ?xmax= ?ymax= ?zmax=400mm/min （5）、工作臺空間尺寸：500mm×500mm×500mm （6）、工作臺工作空間尺寸：400mm×400mm×400mm （7）、空載啟動時間：Δt=25ms 二、產(chǎn)品總功能的確定 1、單坐標(biāo)定位。 2、三平面直線插補和圓弧插補。 本例中采用逐點比較法進(jìn)行直線和圓弧的插補 （1） 逐點比較法插補的基本原理 逐點比較法插補的基本思路是：在從起點到終點的路程中，根據(jù)機械手當(dāng)前位置與給定軌跡的偏離情況，并為消除這個偏離，在其中一個坐標(biāo)軸上走一小步，這樣一步步直到終點，每一步都是用給定軌跡對實際軌跡進(jìn)行修正。每一步作為一個插補計算循環(huán)。插補循環(huán)一般由偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差函數(shù)計算和終點判別四個工作節(jié)拍組成。 ①、偏差判別 首先要判斷機械手當(dāng)前點與其要求的運動軌跡的偏離情況。具體方法是根據(jù)要求的運動軌跡設(shè)計一個偏差函數(shù)，該偏差函數(shù)是機械手坐標(biāo)的函數(shù)，其函數(shù)值反映偏離情況。 ②、坐標(biāo)進(jìn)給 根據(jù)上面判斷的結(jié)果，發(fā)出一個進(jìn)給指令脈沖，控制機械手沿相應(yīng)坐標(biāo)軸產(chǎn)生一個脈沖當(dāng)量的位移。進(jìn)給脈沖分配給哪一個坐標(biāo)軸，正向還是負(fù)向，總的原則是用這個位移的結(jié)果糾正已有的偏離。 ③、偏差函數(shù)計算 用新的機械手位置坐標(biāo)重新計算偏差函數(shù)的值。 ④、終點判別 判斷機械手點是否到達(dá)軌跡的終點，如到達(dá)軌跡終點則插補結(jié)束，否則重復(fù)開始下一個插補循環(huán)。 （2）、逐點比較法直線插補 （注：1.本例只介紹直線插補的方法，圓弧插補原理相似 2.本例插補平面以水平面為例） 為插補計算方便，通常建立與工作臺坐標(biāo)系平行的插補坐標(biāo)系，插補坐標(biāo)系與工作臺坐標(biāo)系是簡單的平移變換關(guān)系。直線插補時，插補坐標(biāo)原點選在直線起點上。在直線插補指令中，若終點坐標(biāo)采用增量坐標(biāo)給出，則與插補坐標(biāo)系下坐標(biāo)一致。 下面討論機械手運動軌跡為XOY平面上第一象限直線的插補。如下圖所示，直線OA，起點O(0，0)，終點A(Xe,Ye)，坐標(biāo)單位為脈沖當(dāng)量。 ①、偏差函數(shù) 將直線OA的方程 XY-XeYe=0 改寫成 YXe-XYe=0 設(shè)加工時機械手位置為P(Xi,Yi)點，取偏差函數(shù)為 Fi= YiXe-XiYe (2-1) 則當(dāng)P點在直線上時，F(xiàn)i=0； 當(dāng)P點在直線上方時，F(xiàn)i>0； 當(dāng)P點在直線下方時，F(xiàn)i<0。 ②、進(jìn)給脈沖分配 進(jìn)給脈沖分配應(yīng)使對應(yīng)的坐標(biāo)位移的結(jié)果糾正機械手位置P(Xi,Yi)已有的偏離。因此：當(dāng)P點在直線上方，即Fi>0時，向+X方向分配一個進(jìn)給脈沖，即向X軸正方向走一步（一個脈沖當(dāng)量的位移），簡記為+ΔX；當(dāng)P點在直線下方，即Fi<0時，向+Y方向分配一個進(jìn)給脈沖，即向Y軸正方向走一步，簡記為+ΔY；當(dāng)P點在直線上，即Fi=0時，為使加工繼續(xù)進(jìn)行，規(guī)定按P點在直線上方情況處理，即向X軸正方向走一步。 ③、偏差函數(shù)的遞推計算 由上述可知，若Fi≥0，向X軸正方向走一步，則P點新的位置坐標(biāo)及偏差為 Xi+1=Xi+1Yi+1=yiFi+1= YiXe-Xi+1Ye= Fi-Ye （2-2） 若Fi<0，向Y軸正方向走一步，則P點新的位置坐標(biāo)及偏差為 Xi+1=XiYi+1=Yi+1Fi+1= Yi+1Xe-XiYe= Fi+Ye （2-3） 采用遞推計算式（2-2）、式（2-3）代替式 (2-1)計算偏差函數(shù)，既可以簡化計算，又可以縮短插補時間。 ④、終點判別 一般常用插補循環(huán)或進(jìn)給的總步數(shù)來判斷是否到達(dá)終點。設(shè)插補循環(huán)或進(jìn)給的總步數(shù)為E，顯然有 E=Xe+Ye 最簡單的方法是每進(jìn)行一次插補循環(huán)，就對E進(jìn)行一次減1運算，當(dāng)E等于0時，表明到達(dá)終點，插補結(jié)束。 三、總體方案的確定 1、機械傳動部件的選擇 （1）、絲杠螺母副的選擇 根據(jù)設(shè)計及參數(shù)要求，該傳動副能將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，且應(yīng)滿足0.005mm的脈沖當(dāng)量和±0.01mm的定位精度。由于滾珠絲杠螺母副效率高、精度高、響應(yīng)快等特點，則應(yīng)選擇滾珠絲杠副。 （2）、導(dǎo)向機構(gòu)的選擇 由于機械手負(fù)荷并不大，且工作臺脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動導(dǎo)軌副。它具有摩擦阻力小、移動效率高、安裝預(yù)緊方便等特點。 （3）、減速裝置的選用 為圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，需要具有消隙結(jié)構(gòu)的減速裝置。因此采用無間隙齒輪傳動減速裝置。 2、動力裝置的選擇 由于直流伺服電動機具有響應(yīng)迅速、精度和效率高、調(diào)速范圍寬、負(fù)載能力大、控制特性好等特點。因此采用直流伺服電動機。 3、.檢測與傳感裝置的選擇 （1）、電機轉(zhuǎn)速檢測裝置 因增量式旋轉(zhuǎn)編碼器在角度測量和角速度測量較絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器具有更廉價和簡易的優(yōu)勢，因此采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。 （2）、位移檢測裝置 因為光柵式傳感器量程大、精度高，廣泛應(yīng)用于程控、數(shù)控機床和三坐標(biāo)測量的機構(gòu)體，因此采用光柵式傳感器。 4、.控制與信息處理裝置的選擇 （1）、電機轉(zhuǎn)速的控制 采用晶體管脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速，這種調(diào)速方式有頻率高，電流脈動小，電源的功率因數(shù)高和動態(tài)硬度好等特點。 （2）、控制系統(tǒng)的選用 ①、CPU的選用 為滿足任務(wù)書給定的相關(guān)參數(shù)，和對步進(jìn)電機的半閉環(huán)控制，選用MCS-51系列的8位單片機，AT89(52)作為控制系統(tǒng)的CPU。 ②、其余輔助裝置的選用 驅(qū)動器、電源開關(guān)、存儲器、I/D接口電路、A/D轉(zhuǎn)換電路等。 注：由于工作臺在X、Y、Z三方向的加工范圍及工作載荷相近，為減少設(shè)計量，X、Y、Z三方向的機械傳動、檢測與傳導(dǎo)裝置、控制裝置以及電機的選用均相同。 四、機械傳動部件的計算與選型 1、滾珠絲杠螺母副的計算與選型 已知平均工作載荷Fm=1300N，絲杠工作長度l=0.5m，平均轉(zhuǎn)速nm=100r/min，最大轉(zhuǎn)速nmax=10000r/min，使用壽命Lh?=15000h，材料為CrWMn鋼，傳動精度要求σ=±0.01mm。 （1）、求計算載荷Fc： 查表2-6——2-8得：kF=1.2， kH=1.0，kA=1.0， ∴Fc=kFkHkAFm=1.2×1.0×1.0×1300=1560N （2）、計算額定動載荷計算值Ca′: Ca′=Fc·3nm×Lh?1.67×104=1560×3100×150001.67×104=7029N。 （3）、根據(jù) Ca′選擇滾珠絲杠副 假設(shè)選用Fc1型號，按滾珠絲杠副的額定動載荷Ca等于或稍大于Ca′原則，查表2-9，選用Fc1-2005-2.5，Ca=8030N。 得絲杠副數(shù)據(jù)為：公稱直徑 Do=20mm，導(dǎo)程 P=5mm，螺旋角 λ=4°33′，滾珠直徑 do=3.175mm。 按課本表2-1中尺寸公式計算： 滾道半徑 R=0.52× do=0.52×3.175=1.651mm， 偏心距 e=0.07×(R-do2)= 0.07×(1.651-3.1752)=4.445×10-3mm， 絲杠內(nèi)徑 d1=Do+2e-2R=20+2×4.445×10-3-2×1.651=16.71mm。 （4）、穩(wěn)定性驗算 絲杠危險截面的軸慣性矩 Ia=πd1464=3.14×(0.01671m)464=3.83×10-9m4， 剛彈性模量E=206GPa，μ為長度系數(shù)，即 μ=23。 則絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷即臨界載荷Fcr: Fcr=π2E Ia(μl)2=π2×206×109×3.83×10-9(23×0.5)2=70011N， 安全系數(shù) S= FcrFm= 700111300=53.85，查表2-10［S］=2.5～3.3，∵S>［S］,∴絲杠安全，不會發(fā)生失穩(wěn)。 （5）、剛度校核 轉(zhuǎn)矩T=Fm× Do2×tan(λ+P)，這里取tanP=0.0015，則P=8′40″。 所以 T=1300× 20×10-32×tan4°33'+8'40″=1.05N·m。 絲杠截面積 A=14πd12=219.30mm2=2.193×10-4m2 絲杠的極慣性矩： JC=π32d14=π32×0.016714=7.65×10-9m4 絲杠切變模量，鋼G=83.3Gpa 則滾珠絲杠在工作負(fù)載和轉(zhuǎn)矩共同作用下每個導(dǎo)程的變形量Δl0為： Δl0= PFEA+P2·T2πG JC= 4PFπEd12+16P2·Tπ2G d12=( 4×5×10-3×13003.14×206×10-9×0.016714+16×0,0052×1.05·3,142×83.3×109×0.016714)m=1.505×10-8m=0.01505mm。 則絲杠在工作長度上的彈性變形引起的導(dǎo)程誤差為： ΔL=l× Δl0P=0.5×0.01505 0.005μm=1.505μm。 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差ΔL小于其傳動精度的12，即： ΔL<12σ=12×0.01mm=0.005mm=5μm,所以其剛度滿足條件。 （6）、效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率η為： η=tanλ tan(λ+P)=tan4°33'tan(4°33'+8'40″)=0.971 所以經(jīng)上述計算驗證 Fc1-2005-2.5 符合題目需求，可選用。 2、步進(jìn)電機的計算與選型 （1）、初選步進(jìn)電機的型號 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，要求有脈沖當(dāng)量δp=0,005mm/脈沖，定位精度為±0.01mm，為滿足要求初選電機型號為57HS10042A4，步進(jìn)角α=1.8°。 （2）、減速器傳動比計算 I=αP300δp=1.8°×5300×0.005=5 按最小慣量條件，從課本圖5-32,5-34查得減速器應(yīng)采用二級傳動。 （3）、齒輪減速箱的確定 傳動比可分別取為 i1=2 i2=2.5，選各傳動齒輪齒數(shù)分別為 Z1=20，Z2=40，Z3=20，Z4=50，模數(shù)m=2mm，齒寬b=20mm。 （4）、電動機軸上總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量計算 取坐標(biāo)等效直徑為Φ16mm JZ1= JZ3=π×7.8×103×0.0044×0.432=7.84×10-4㎏·m2； JZ2=π×7.8×103×0.0084×0.432=0.0125㎏·m2； JZ4=π×7.8×103×0.14×0.432=0.0306㎏·m2； Js=π×7.8×103×0.0434×432=0.0105㎏·m2。 將各傳動件的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機軸上，得當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量： Jd = JZ1+1i2(JZ2+ JZ3)+ 1i2(JZ4+ Js)+(P2πi)2×m =7.84×10-4+125×(0.0125+0.0306)+ 125×(0.0306+0.0105)+ (0.0052π×5)2×80 =5.75×10-5㎏·m2。 （4）、慣量匹配驗算 電動機轉(zhuǎn)動慣量 Jm=6.8×10-5㎏·m2 Jd Jm= 5.75×10-56.8×10-5=0.84 即滿足14≤ Jd Jm≤1，說明慣量匹配比較合理。 （5）、步進(jìn)電機負(fù)載能力校驗 步進(jìn)電機軸上得總慣量: J= Jm+ Jd=5.75×10-5+6.8×10-5=1.255×10-4㎏·m2, 空載啟動時，電動機上的慣性轉(zhuǎn)矩： Tj=J×S=J×2πip× WmaxΔt=1.255×10-4×2π×50.005×160=1.58N·m， 電動機軸上的當(dāng)量摩擦轉(zhuǎn)矩： Tμ=P2πηi×mg·μ=0.0052π×0.8×5×80×9.8×0.2=0.03 N·m， 其中，設(shè)進(jìn)給傳動鏈的總效率η=0.8，因預(yù)緊力而引起的折算到電動機軸上的當(dāng)量摩擦轉(zhuǎn)矩為： To=P2πηi×Fo×(1-η2)= P2πηi×Fwmax2×(1-η2)= 0.0052π×0.8×5×15603×(1-0.92) =0.020 N·m， 工作臺上的最大載荷折算到電動機軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： Tw= P2πηi×Fwmax=0.0052π×0.8×5×1560=0.31 N·m， 所以空載啟動時，電動機軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： Tq= Tj+Tμ+To=1.58+0.03+0.020=1.63 N·m， 在最大外載荷工作時，電動機軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： Tl= Tw+Tμ+To=0.31+0.03+0.020=0.36 N·m， 查表5-5得恐再啟動時所需電動機最大靜轉(zhuǎn)矩為： Ts1= Tq0.8= 1.630.8=2.01 N·m， 在最大外載荷下工作時所需電動機最大靜轉(zhuǎn)矩為： Ts= Tl0.3～0.5== 0.360.3～0.5=1.2～0.72 N·m， 所選電動機最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts=2.5 N·m， ∵ Ts> Ts1，且Ts> Ts， ∴ 步進(jìn)電動機可不失步的正常啟動。 開環(huán)工作臺機械傳動的框圖如下所示： 指令 驅(qū)動 電動機 減速器 絲杠 工作臺 位置 五、檢測與傳感裝置的計算與選型 1、 速度的檢測與傳感裝置 （1）、采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，組裝在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上，用來檢測電動機的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)與步進(jìn)電機的步矩角相匹配，所選電動機步距角α=1.8°，可知電機轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)時需要控制系統(tǒng)發(fā)出360°1.8°=200個脈沖?？紤]到編碼器輸出的A、B相信號，可以送到四倍頻電路進(jìn)行電子四細(xì)分，因此編碼器的分辨率可選50線，這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖電機轉(zhuǎn)過一個步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個脈沖信號。 本例選擇編碼器的型號為2k-A-60-05v0-10-H，盤狀空心型，孔徑10mm，電源電壓±5v，每轉(zhuǎn)輸出50個A/B脈沖，信號為電壓輸出。 （2）增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用 適應(yīng)帶加減計數(shù)要求的可逆計數(shù)器，形成加計數(shù)脈沖和減計數(shù)脈沖 （3）、增量式旋轉(zhuǎn)編碼器檢測系統(tǒng)的組成： 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器 放大器 整形電路 四細(xì)分電路 脈沖當(dāng)量變換電路 計數(shù)器 寄存器 計算機 辯向電路 、2.位移的檢測與傳感裝置 （1）、本例中采用光柵式傳感器來測量線位移，使用四細(xì)分技術(shù)使檢測分辨率提高四倍。所選電機的步矩角為α=1.8°，所以電機轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)需檢測系統(tǒng)發(fā)出360°1.8°=200個脈沖。因此所選的光柵式傳感器應(yīng)與所選用的電機相匹配，即選用刻線密度為50線/mm的透射式長光柵傳感器。 （2）透射式長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu) 1- 防護(hù)墊 2-光柵讀數(shù)頭 3-標(biāo)尺光柵 1-光源 2-準(zhǔn)直鏡 3-指示光柵 4-光敏 4-防護(hù)罩 元件 5-驅(qū)動線路 （3）透射式長光柵傳感器的工作原理 莫爾條紋： 嚴(yán)格來說：橫向莫爾條紋排列的方向是兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。 莫爾條紋的特征： a) 莫爾條紋的變化規(guī)律：兩片兩光柵相對移過一個柵距，莫爾條紋移過一個條紋間距。由于光的衍射和干涉作用，莫爾條紋的變化規(guī)律近似正（余）弦函數(shù)，變化周期數(shù)與兩光柵相對移過的柵距數(shù)同步。 b) 放大作用：莫爾條紋寬度W和光柵柵距d，柵線夾角θ之間關(guān)系： 由圖可知 W=d sinθ 又θ很小可認(rèn)為 sinθ≈ θ 故 W=d/θ (4)莫爾條紋的細(xì)分技術(shù) （5）、光柵式傳感器檢測系統(tǒng)的組成：光柵式傳感器 放大器 整形電路 四細(xì)分電路 脈沖當(dāng)量變換電路 計數(shù)器 寄存器 計算機 辯向電路 六、控制與信息處理裝置的選擇 1、 速度控制 本例中采用晶體管脈寬調(diào)制PWM調(diào)速系統(tǒng)對電機轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。 （1） 對速度控制的要求 1） 準(zhǔn)?？刂? 2） 分度控制 3） 恒線速度控制 （2）、晶體管脈寬調(diào)制PWM調(diào)速系統(tǒng) 1）直流脈寬調(diào)制 功率放大器中的大功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)下，開關(guān)頻率保持恒定，用調(diào)整開關(guān)周期內(nèi)晶體管導(dǎo)通時間（即改變基極調(diào)制脈沖寬度）的方法來改變輸出。從而使電機獲得脈寬受調(diào)制脈沖控制的電壓脈沖，由于頻率高及電感的作用則為波動很小的直流電壓（平均電壓）。脈寬的變化使電機電樞的直流電壓隨著變化。 （2） 直流脈寬調(diào)制的基本原理 （3） 脈寬調(diào)制器 同向加法放大器電路圖： U S r –速度指令轉(zhuǎn)化過來的直流電壓 U △- 三角波 USC- 脈寬調(diào)制器的輸出（ U S r +U △ ） 調(diào)制波形圖: （4） 開關(guān)功率放大器 主回路：可逆H型雙極式PWM開關(guān)功率放大器 電路圖: 由四個大功率晶體管（GTR）T 1 、T 2 、T 3，T4 及四個續(xù)流二極管組成的橋式電路。 H型： 又分為雙極式、單極式和受限單極式三種。Ub1、 Ub2，Ub3，Ub4 –為調(diào)制器輸出，經(jīng)脈沖分配、基極驅(qū)動轉(zhuǎn)換過來的脈沖電壓。分別加到T1 、T2、T3 、T4的基極 (5) 工作原理 T1 和T4 同時導(dǎo)通和關(guān)斷，其基極驅(qū)動電壓Ub1= Ub4。T2和T3同時導(dǎo)通和關(guān)斷，基極驅(qū)動電壓Ub2= Ub3 = –Ub1。以正脈沖較寬為例， 既正轉(zhuǎn)時。 負(fù)載較重時： ①電動狀態(tài)：當(dāng)0≤t ≤ t1時， Ub1、Ub4為正， T1 和T4 導(dǎo)通；Ub2、Ub3 為負(fù)， T2和T3截止。電機端電壓UAB=US，電樞電流id= id1，由US→ T1 → T4 → 地。 ②續(xù)流維持電動狀態(tài)：在t1 ≤t ≤ T時， Ub1、Ub4為負(fù)， T1 和T4截止； Ub2、Ub3 變正，但T2和T3并不能立即導(dǎo)通，因為在電樞電感儲能的作用下，電樞電流id= id2，由D2→ D3續(xù)流，在D2、 D3 上的壓降使T2 、 T3的c-e極承受反壓不能導(dǎo)通。 UAB=-US。接著再變到電動狀態(tài)、續(xù)流維持電動狀態(tài)反復(fù)進(jìn)行，如上面左圖。 負(fù)載較輕時： ③反接制動狀態(tài)，電流反向：② 狀態(tài)中，在負(fù)載較輕時，則id小，續(xù)流電流很快衰減到零，即t =t2 時（見上面右圖），id=0。在t2 ～ T 區(qū)段， T2 、T3 在US 和反電動勢E的共同作用下導(dǎo)通，電樞電流反向，id= id3 由US→ T3 → T2 → 地。電機處于反接制動狀態(tài)。 ④電樞電感儲能維持電流反向：在T ～ t3區(qū)段時，驅(qū)動脈沖極性改變， T2 、T3截止，因電樞電感維持電流， id= id4，由D4→ D1。 ⑤電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止： 由正、負(fù)驅(qū)動電壓脈沖寬窄而定。 當(dāng)正脈沖較寬時，既t1> T/2，平均電壓為正，電機正轉(zhuǎn)； 當(dāng)正脈沖較窄時，既t1< T/2 ，平均電壓為負(fù)，電機反轉(zhuǎn)； 如果正、負(fù)脈沖寬度相等，t1=T/2 ，平均電壓為零，電機停轉(zhuǎn)。 ⑥電機速度的改變： 電樞上的平均電壓UAB越大，轉(zhuǎn)速越高。它是由驅(qū)動電壓脈沖寬度決定的。 (6) PWM調(diào)速系統(tǒng)的特點 ①頻帶寬、頻率高：晶體管“結(jié)電容”小，開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于可控（50Hz)，可達(dá)2-10KHz?？焖傩院?。 ② 電流脈動?。河捎赑WM調(diào)制頻率高，電機負(fù)載成感性對電流脈動有平滑作用，波形系數(shù)接近于1。 ③ 電源的功率因數(shù)高: SCR系統(tǒng)由于導(dǎo)通角的影響，使交流電源的波形畸變、高次諧波的干擾，降低了電源功率因數(shù)。 PWM系統(tǒng)的直流電源為不受控的整流輸出，功率因數(shù)高。 ④動態(tài)硬度好:較正瞬態(tài)負(fù)載擾動能力強，頻帶寬，動態(tài)硬度高。 2、CPU的選擇 （1）、A789（52）單片機的原理圖 （2）、A789（52）單片機的作用 ①、作為系統(tǒng)的總控制器，發(fā)出指令脈沖。 ②、處理速度和位移傳感器的反饋信息，實現(xiàn)對系統(tǒng)的閉環(huán)控制。 七、工作臺系統(tǒng)的功能框圖 指令 單片機 驅(qū)動器 直流步進(jìn)電機 減速器 絲杠 工作臺 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器 位置 光柵傳感器 八、工作臺裝配圖的繪制 九、部分源代碼 #include sbit pls1=P1^0; sbit dir1=P1^1; sbit en1=P1^2; sbit pls2=P1^3; sbit dir2=P1^4; sbit en2=P1^5; sbit pls3=P2^0; sbit dir3=P2^1; sbit en3=P2^2; #define N 1 void maichong(int Z,int x,int y); void delay(int z); void main() { int z=400; en1=1; en2=1; en3=1; while(1){ maichong(400,1,0); maichong(400,1,1); maichong(400,2,0); maichong(400,2,1); maichong(400,3,0); maichong(400,3,1); maichong(400,3,1); maichong(400,3,0); maichong(400,2,1); maichong(400,2,0); maichong(400,1,1); maichong(400,1,0); } } void maichong(int z,int x,int y) { switch(x) { case 1: dir1=y; while(z--) { pls1=1; delay(N); pls1=0; delay(N); } break; case 2: dir2=y; while(z--) { pls2=0; delay(N); pls2=1; delay(N); } break; case 3: dir3=y; while(z--) { pls3=0; delay(N); pls3=1; delay(N); } break; } } void delay(int z) { int x,y; for(y=z;y>0;y--) for(x=110;x>0;x--) 十、感悟與總結(jié) 我們這個工作臺機電系統(tǒng)的設(shè)計基于我們大學(xué)生創(chuàng)新與創(chuàng)意活動項目“一種基于推拉軟軸的空間柔性靈巧機械手機械手”。剛開始接觸完全不懂得怎么去設(shè)計電系統(tǒng)，就連讓電機轉(zhuǎn)動我們都不會。后來我們就查找各種資料，向優(yōu)秀的學(xué)長老師請教，慢慢的就學(xué)會了把課本的知識和實際應(yīng)用結(jié)合起來。由于我們的進(jìn)度問題，工作臺本是六自由度，現(xiàn)在只展示了三自由度平動的設(shè)計，另外三自由度轉(zhuǎn)動我們采用的電機是舵機，還在調(diào)試和研究中。盡管瀏覽全文，我們工作臺的機電一體化設(shè)計還存在很多缺點，比如光柵傳感器的選型問題和脈寬調(diào)制技術(shù)PWM的應(yīng)用程序等問題，但是我們會努力學(xué)習(xí)，把所學(xué)知識和實踐緊密結(jié)合，爭取把六自由度的工作臺和機械手的控制完成。 十一、參考文獻(xiàn) 《微型計算機原理與應(yīng)用》 楊有軍 《MCS-51/98單片機原理及應(yīng)用》 趙長德 《機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》 鄭堤 《機電一體化產(chǎn)品設(shè)計》 趙松年  THANKS !!! 致力為企業(yè)和個人提供合同協(xié)議，策劃案計劃書，學(xué)習(xí)課件等等 打造全網(wǎng)一站式需求 歡迎您的下載，資料僅供參考 -可編輯修改-