随着机器人应用技术的发展,多关节机器人或者机械臂的应用越来越广泛。关节运动控制器作为机器人控制系统的核心,其控制精度和实时性的要求也越来越高。本课题主要研究目标是针对实验室四关节机器人,研制出一种通用的基于DSP的机器人关节运动控制器,实现对机器人关节的实时精确控制。本文作者介绍了工业机器人及其关节运动控制器相关技术的发展,分析永磁同步电机的结构特点并对其建立了数学模型,研究了永磁同步电机的矢量控制方法,采用预测函数控制方法,实现动态、快速的位置控制,并在此基础上确定了关节运动控制器的控制方案。硬件方面,采用电机控制专用处理器TMS320LF2407A作为控制电路的核心,以三相不控整流模块、功率因数校正电路、储能滤波电容和智能功率模块PS21564构成交-直-交电压型主回路。由控制电路输出6路PWM信号来触发主回路逆变器的动作从而实现对永磁同步电机的驱动。根据TMS320LF2407和PS21564的特点,设计了DSP外围电路、通讯接口电路、电流检测、速度/位置检测电路、模拟量输出电路、故障检测及保护电路等外围电路,构成了一个通用的交流伺服电机运动控制硬件平台。软件方面,电机控制算法由DSP编程实现。采用基于i_d=0的转子磁场定向矢量控制方法,完成永磁同步电机的解耦控制;电流调节器与速度调节器均采用积分分离的数字PI控制算法,位置调节器采用预测函数控制方法,以实现动态、快速的位置控制,逆变器采用SVPWM调制策略;并在实际应用中设计了功能软件;为了便于软件的移植与修改,给出了基于μC/OS-Ⅱ的软件构架。对通用型机器人关节运动控制器样机进行了硬、软件测试,使用该关节运动控制器对交流永磁同步电动机进行了联机调试。实验数据表明,该样机性能稳定,运行可靠,不仅适用于本实验室四关节PR机器人关节运动控制,也适合其他交流电机的运动伺服控制,具有一定的实用价值。