厦门季旭贸易有限公司

3BSE032444R1

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无论是线性的还是铰接式的机器人架构配置，大部分应用都要求高精度的机械臂运动。因此，马达控制策略采用位置控制环路，其中实际位置由位置感测器捕获，通常增量编码器或绝对编码器的解析度都非常高。机器人系统的自由度(DOF)，即移动关节数与所使用的马达数是相等的，因此DOF的值越高，每个马达的位移精准度要求就越高，因为每个马达产生的位置误差是相乘的。在这些应用中，需要具有数以百万计脉冲的编码器。与焊接或铣削数控机床相比，冲孔或钻孔数控机床的刀具夹的位置控制要求较低，因为焊接或铣削数控机床的关节运动必须精确地同步进行，才能保持所需的运动轨迹。
以铣削数控机床的例子而言，机床控制结构的顶层是数控机床主控制器，通常须要使用多内核的MCU，它必须执行的任务和服务，包括人机介面/显示器应当能够输入、显示并编辑整个数控程式；系统管理器监控并指挥其他MCU，处理系统异常情况和中断讯号，存储数控控制程式、刀具校准和刀具补偿参数，以及不同用户的补偿和其他设置；以及运动轴控制处理器解析数控程式并计算位置指令，将这些指令内插到各种坐标系统，并将消息发送给指定的马达控制器。
从周边设备要求来看，MCU应当能够处理各种工业通讯协议，包含大容量的片内记忆体且无需特定的马达控制外设模组。
马达控制层的需求与上层不同。使用单颗MCU可能不会满足每种情况下的需求，因此需要一颗额外监控安全的MCU。除通讯外，主MCU执行马达控制演算法并处理特定驱动器的故障状态。
马达控制演算法包括位置/速度/电流(扭矩)控制环路的计算。片上非易失性记忆体的最佳大小在数十KB范围内，且MCU必需有专用的马达控制周边模组，包括六通道的PWM产生计时器、快速精确的模数转换器以及处理编码器讯号的介面。
有时，数控机床的主控制器和马达控制MCU之间的通讯透过光纤汇流排来实现，以确保恶劣、嘈杂环境下位置资讯能够准确传递。马达控制MCU底层为功率模组，每个模组驱动一个马达。这些还不包括具体的MCU逻辑，但能够配备一个智慧的绝缘闸双极性电晶体(IGBT)或功率金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)驱动器，它可以进行故障保护和诊断功能。功率模组测量控制演算法中所用的回馈讯号(相电流、电压)，并通过快速通讯介面传送给马达控制MCU。
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