文档介绍：承诺书
本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)
作者签名: 日期:
摘要
近年来流体点胶技术在生物学、半导体封装、微机电系统等领域发挥着越来越重要的作用, 该技术采用一种受控的方式对胶体进行精确分配。点胶工艺的复杂性使得点胶的质量和性能难以得到有效保证,故提高点胶系统的稳定性、精确性和可重复性显得异常重要。
本课题采用了基于时间-压力型的桌面直角坐标机器人作为点胶系统的运动平台,并对系统的控制方案进行了研究。为了减轻微控制器的压力,控制研发成本,提高系统的灵活性和稳定性, 本文提出了一种基于专用控制芯片的运动控制系统设计方案。文中设计了以高性能AVR处理器、TMC429运动控制芯片、TMC262电机驱动芯片和TMC424增量式编码接口芯片为核心的运动控制板。设计的运动控制板上集成了RS232、RS485、CAN总线等多通信接口,增强了运动控制板的通信功能。此外,设计的运动控制板具有即插即用功能。设计的运动控制板能按照预先设定的目标位置和目标速度自主运行所有实时关键任务,且允许目标位置和目标速度可随时更改。这些任务若交由微处理器来独立完成,则需占用许多的系统资源。所以专用控制芯片的使用,可将微处理器解放出来,以便微处理器把资源用在对系统更高层次的控制和接口的扩展上。与此同时,为提高控制精度,针对位置反馈设计了参数自整定模糊PID控制器。MATLAB 的仿真结果表明,模糊PID控制效果较普通的PID控制效果更优越。由于在批量加工时,减少点胶机的胶枪相对移动距离对提高生产效率意义显著,本文引入了蚁群算法以对路径进行优化。在完成好控制系统的软硬件设计后,对系统各项性能进行了必要的仿真与测试。实验结果
表明所设计的控制系统具有可实时监控、数据传输稳定等优点,达到了预期的设计效果和要求。关键词:蚁群优化,运动控制,路径规划,模糊 PID,流体点胶
ABSTRACT
In recent years, liquid dispensing technology is playing a more and more important part in biology, semi-conductor packaging, micro-electronic-mechanical-system (MEMS), etc. The technology is a process to dispensing the glue accurately in a controlled manner. It is very difficult to guarantee the quality and performance of the dispensing owing to plexity of the process, therefore, to improve the stability, the repeatability and the accuracy of the process is of much significance.
The bench top robot of time-pressure dispensing system is selected as the motion platform, and the control system structure is mainly discussed in this paper. In order to free the microcontroller, control the cost of developing products, and improve the flexibility and stability of the system, the design of motion control system based on special integrated circuits is designed in this paper. The motion control board is equipped with the microcontroller MEGA128, the 3-axes motion controller TMC429, the three stepper motor