基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机器人控制系统技术领域，尤其涉及基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统。
【背景技术】
[0002]轮式机器人是以驱动轮子来带动机器人进行移动和工作的机器人，由于其具有自重轻、承载大、机构简单、驱动和控制相对方便、行走速度快、工作效率高等特点，从而被广泛应用。随着科技发展对机器人的自主智能化的需求，如何控制轮式机器人按照我们需要的方式进行移动和精准的动作，即对轮式机器人的运动控制是十分重要的一个环节。
[0003]直流电机双闭环调速系统是各种进行运动控制调速系统的基础。其具有两个调节器分别调节电流和转速，克服了单闭环调速系统用一个调节器综合多种信号，导致各参数相互影响等缺点，具有良好的静态特性和动态特性，起步时间短、超调量小、并且抗扰动能力强等优点。但是双闭环直流调速系统在设计和调试过程中有大量的参数需要调整，运用传统的设计方法工作量大，调试困难，并且两轮轮式机器人本质上具有饱和非线性问题，因此增加了基于直流电机双闭环调速系统的两轮机器人运动控制系统设计的难度。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型提供一种基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统。
[0005]本实用新型是这样实现的，基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统，包括核心控制器、电流采集模块、H桥电路电机驱动模块和电机组模块，所述核心控制器包括上位机和底层DSP控制器，所述底层DSP控制器包括ADC接口、正交解码电路和PWM发生器，所述电流采集模块包括ADC模块和编码器，所述上位机通信连接所述底层DSP控制器，所述底层DSP控制器上的ADC接口连接ADC模块，正交解码电路连接编码器，PWM发生器连接H桥电路电机驱动模块，H桥电路电机驱动模块连接电机组模块，电机组模块连接电流采集模块。
[0006]进一步的，所述上位机通过SCI串口通信连接所述底层DSP控制器。
[0007]进一步的，所述ADC模块对电机组模块的电枢电流进行检测采集。
[0008]本实用新型提供的基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统的优点在于:提供了一种能够克服两轮轮式机器人由于饱和非线性导致的失控的两轮机器人运动控制系统，该系统采用直流电机电枢电流和转速的双闭环控制为调速系统，具有直流电机调速起步快、超调量小、并且抗扰动能力强等优点，以及底层控制器采用了以驱动电流控制直流电机的加速度特性的驱动系统，能实现双闭环直流调速系统动态参数可调，以此来实现机器人驱动。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统的模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0011]请参阅图1，图1为本实用新型基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统的模块结构示意图。
[0012]所述基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统，包括核心控制器10、电流采集模块20、H桥电路电机驱动模块30和电机组模块40，所述核心控制器10包括上位机11和底层DSP控制器12，所述底层DSP控制器12包括ADC接口 121、正交解码电路122和PWM发生器123，所述电流采集模块20包括ADC模块21和编码器22，所述上位机11通信连接所述底层DSP控制器12，所述底层DSP控制器12上的ADC接口 121连接ADC模块21，正交解码电路122连接编码器22，PWM发生器123连接H桥电路电机驱动模块30，H桥电路电机驱动模块30连接电机组模块40，电机组模块40连接电流采集模块20。
[0013]所述上位机11通过SCI串口通信连接所述底层DSP控制器12。
[0014]所述ADC模块21对电机组模块40的电枢电流进行检测采集。
[0015]在核心控制器10中完成驱动电机的控制算法实现，上位机11通过SCI串口通信经底层DSP控制器12的双闭环控制使电机组模块40按照上位机11给定的电流进行加速并实现给定的转速;底层DSP控制器12进行数据交换。电流采集模块20采集电机组模块40的电枢电流在经过编码器22处理后经ADC模块21传入核心控制器10。核心控制器10采集编码器22反馈数据，经过一定测速算法将转速数据发送给上位机11。核心控制器10再通过底层DSP控制器12产生PffM信号去控制H桥电路电机驱动模块30，从而控制电机组模块40转速和电流。
[0016]本实用新型提供了一种能够克服两轮轮式机器人由于饱和非线性导致的失控的两轮机器人运动控制系统，该系统采用直流电机电枢电流和转速的双闭环控制为调速系统，具有直流电机调速起步快、超调量小、并且抗扰动能力强等优点，以及底层控制器采用了以驱动电流控制直流电机的加速度特性的驱动系统，能实现双闭环直流调速系统动态参数可调，以此来实现机器人驱动。
[0017]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统，其特征在于，包括核心控制器(1)、电流采集模块(20)、H桥电路电机驱动模块(30)和电机组模块(40)，所述核心控制器(10)包括上位机(I I)和底层DSP控制器(12)，所述底层DSP控制器(12)包括ADC接口(121)、正交解码电路(122)和PffM发生器(123)，所述电流采集模块(20)包括ADC模块(21)和编码器(22)，所述上位机(11)通信连接所述底层DSP控制器(12)，所述底层DSP控制器(12)上的ADC接口( 121)连接ADC模块(21)，正交解码电路(122)连接编码器(22)，PWM发生器(123)连接H桥电路电机驱动模块(30)，H桥电路电机驱动模块(30)连接电机组模块(40)，电机组模块(40)连接电流采集模块(20)。2.根据权利要求1所述的基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统，其特征在于，所述上位机(11)通过SCI串口通信连接所述底层DSP控制器(12)。3.根据权利要求1所述的基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统，其特征在于，所述ADC模块(21)对电机组模块(40)的电枢电流进行检测采集。
【专利摘要】本实用新型涉及基于直流电机双闭环调速的两轮机器人运动控制系统，包括核心控制器、电流采集模块、H桥电路电机驱动模块和电机组模块，核心控制器包括上位机和底层DSP控制器，底层DSP控制器包括ADC接口、正交解码电路和PWM发生器，电流采集模块包括ADC模块和编码器，上位机通信连接底层DSP控制器，底层DSP控制器上的ADC接口连接ADC模块，正交解码电路连接编码器，PWM发生器连接H桥电路电机驱动模块，H桥电路电机驱动模块连接电机组模块，电机组模块连接电流采集模块。
【IPC分类】G05D13/62
【公开号】CN205193615
【申请号】CN201521014562
【发明人】刘剑锋
【申请人】湖南品信生物工程有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月10日