【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 机械手；关节运动控制；模块
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正文：

                             （1.1）
式中：u(n)：第n个采样间隔电机的控制信号输出，e(n)：第n次采样的位置误差，n＇：微分的采样率，k_p、k_d、k_i等参数自定。
第一项：按照误差值提供一个回复力矩，正如弹簧遵从胡克定律。
第二项：积分项，提供随时间积分的一个回复力矩，以保证静态误差为零(成为静态误差系统)，即使有一个稳定的扭矩负载，电机仍能够达到零位误差位置。
第三项：提供一个正比于位置误差改变率的回复力矩，正如一个粘性的阻尼弹簧——质量系统。这种能力使得LM629N可以通过提供一个相邻的连续的微分项，能够控制一个大范围的惯性负载。
4.4 LM629N的读写操作
当（16脚）为低电平的时候，主机通过I/O端口写命令到LM629N，需要的命令代码被打入到并行端口，并且(15脚)被脉冲选通。命令字在信号的上升沿被打入LM629N，写命令的时候，首先，读状态字并检查忙位(第0位)，如果忙位是逻辑高，不能写入命令。
主机读LM629N状态字，以同样的方式：通过脉冲选通输入，同时为低，在为低时，状态信息仍旧有效。
5 关节运动控制电路设计
关节运动控制电路设计如图3所示。单片机与LM629N通过数据总线和控制线相连，LM629N的D0—D7分别与单片机的P0.0-P0.7相连，LM629N的CS、PS、RD、WR、HI分别与单片机的P3.5、P3.4、P3.7/RD、P3.6/WR、P3.3/INTI相连。LM629N是单片机的外设，当CS端为低电平时，LM629N被选中，其地址为0xBF00。PS为程序/数据选通端，当PS端为低电平时，单片机通过8位数据总线从LM629N读状态或向LM629N写指令；当PS端为高电平时，单片机通过8位数据总线从LM629N读数据或向LM629N写数据。当HI为高电平时，LM629N向单片机申请中断，LM629N有6个中断源，分别是命令错、运动完成、Index脉冲、位置信息错、位置超差和断点到，所有中断源都是通过该引脚申请中断，单片机通过读取状态字来判断具体产生中断的中断源，相应的中断处理程序就对该中断进行处理。LM629N的PWM MAG和PWM SIGN引脚分别输出PWM幅值和方向信号，用来控制直流电机。输出的PWM的幅值、方向信号通过光电耦合器向功率模块输出，以便作好强、弱电的隔离。CON3脚连接于光电编码器，用来判断光电编码器的转动角度。

图3 关节运动控制电路

Fig. 3 Joint exercise control circuit
LM629N电路设计系统的关键就是用到了LM629N所集成的PID控制器，PID控制器指令有2条，用于输入PID参数，而这三个参数便是单片机经模糊运算所得到的K_P、K_I、K_D。其指令操作码为1EH(2-10个字节写数据)，数据的前两个字节中，低字节的内容如表1所示。

表1低八位字节

Tab. 1 Low eight Byte

7	6	5	4	3	2	1	0
不用				Kp	Ki	Kd	积分极限

它能向单片机提供电机实际位置，读速度指令RDRP，操作码为0AH，2个字节读数据，数据范围：C0000000H——3FFFFFFFH，所读取的实际数据顺序是高位在前。同时它也能向单片机提供实际转速信息，指令码为0BH，但缺点是只能提供速度采样值的65535倍的整数部分，可知，其所记录速度数据的真实程度并不十分准确，但用在此处满足精度要求。
6 结论
以机械手腕关节为研究对象，选用LM629N芯片对机械手的关节运动控制进行设计，组成关节伺服控制系统，实现了高精度位置控制的机械手关节半闭环控制系统。
 
参考文献
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