直流电动机阻尼（抗）控制系统设计.doc

摘要:本文介绍了直流电动机阻抗控制系统的设计。康复医疗机器人作为一种新型的机器人，它不同于传统的工业机器人，它服务的对象是人，这就要求机器人具有较高的安全性。所以本文要设计一种新的阻抗控制系统，本系统的硬件组成主要有：STC89C51单片机、压敏电阻、位置传感器（本文用的是电位器）、PWM驱动电路、AD转换器等。同时对整个系统、硬件设备和系统设计中所用到的一些软件都进行了介绍。本文在基于STC89C51单片机、动力学模型和基于位置的情况下设计出一个新型的直流电动机阻抗控制模型。在此系统中，C51单片机、压敏电阻和位置传感器起着核心作用。在本文中，要利用这些硬件构建成一个阻抗控制系统来进行实验，待实验完成后进行软件编程和SIMULINK仿真，两者进行比较，找出实验误差以待后期进行修正。

在文章结尾处，对本文工作进行了一个总结，并展望阻抗控制系统今后的发展。

关键词 阻抗控制；力传感器；位置传感器；STC89C51单片机

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究背景和意义-1

1.1.1 研究背景-1

1.1.2 研究意义-1

1.2 本文研究内容-2

1.3 本章小结-2

2 系统概述-3

2.1 构建该系统的前提及目的-3

2.2 所需要的模块-3

2.3 系统控制图的设计-3

2.4 整个控制系统设计流程-4

2.5 阻抗控制系统的设计-5

2.6 本章小结-6

3 硬件系统设计-7

3.1 硬件设计总体方案-7

3.2 力传感器的设计-7

3.3 位置传感器的设计-8

3.4单片机最小系统-8

3.5 电机驱动的设计-9

3.6  A/D转换-10

3.7 本章小结-11

4 软件系统设计-12

4.1 软件系统总体流程-12

4.2  AD采集数据软件程序-12

4.3 直流电机驱动软件程序-14

4.4 阻抗控制器软件程序-14

4.5 本章小结-15

5 仿真测试-16

5.1 直流电机动态数学模型-16

5.2 单臂机械结构的数学模型-20

5.3 Simulink仿真-20

5.4 本章小结-23

6 综合调试-24

6.1 单片机开发工具调试-24

6.2 实物图-25

6.3 本章小结-25

结论-26

致谢-27

参考文献-28

附录-29

附录1：系统硬件电路-29

附录2：程序结构-30

附录3：各模块源程序代码-31