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AWID/AWIS高速高机动平台控制系统研究与实现

作　者: 张翼飞
导　师: 马昕
学　校: 山东大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: AWID/AWIS 高速高机动平台 自抗扰控制 无线通讯 实时性
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文来源于国家863计划：智能AWID/AWIS高速高机动移动机器人平台研制。AWID/AWIS (All Wheels Independent Driving & All Wheels Independent Steering)高速高机动平台是一种新型机器人移动平台,能够实现全轮独立驱动和独立转向。具有AWID/AWIS特性的运动平台有更多、更灵活的驱动和转向组合,能够提供更多的运动模式(如横向移动、原地转向等)。AWID/AWIS高速高机动平台控制系统是实现平台的基本运动功能和远程操作能力的基础。本文以AWID/AWIS高速高机动移动平台为研究对象,设计了移动平台的控制系统。在此基础上,将自抗扰控制技术应用于AWID/AWIS高速高机动平台运动控制中,取得了良好的控制效果。具体工作如下：首先,分析了AWID/AWIS高速高机动平台控制系统体系结构,将系统划分为远程控制系统、规划级和执行级三个层次,介绍了各个层次的功能,对其中的平台远程控制系统和规划级主控系统的硬件部分进行设计,并测试了平台远程控制系统和规划级主控系统之间无线通讯系统的可靠性。其次,分析了平台远程控制系统、规划级主控系统的软件功能结构,完成了平台远程控制系统软件命令采集模块、状态显示模块、无线通讯模块；规划级主控系统软件CAN通讯模块、姿态测量模块、GPS模块、无线通讯模块和算法模块的设计。研究了平台远程控制系统、规划级主控系统软件的实现问题,应用情况表明规划级主控系统可以满足实时控制的要求。然后,在AWID/AWIS高速高机动平台运动学／动力学模型的基础上,将自抗扰控制技术应用于AWID/AWIS高速高机动平台运动控制,完成了自抗扰控制器设计和参数调整,进行了纵向速度和航向的控制实验,实验结果表明了自抗扰控制技术能够取得理想的控制效果,为解决高速机器人平台运动控制问题提供了一种新方法。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
符号说明  11-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 课题来源和研究意义  12
  1.2 全轮独立驱动独立转向控制技术发展现状  12-14
  1.3 自抗扰控制技术的发展及应用  14-16
  1.4 主要研究内容及安排  16-17
第二章 AWID/AWIS高速高机动平台控制系统硬件设计  17-28
  2.1 AWID/AWIS高速高机动平台简介  17-19
  2.2 AWID/AWIS高速高机动平台控制系统体系结构设计  19-20
  2.3 AWID/AWIS高速高机动平台远程控制系统硬件设计  20-21
  2.4 AWID/AWIS高速高机动平台规划级主控系统硬件设计  21-23
    2.4.1 主控计算机  21-22
    2.4.2 全局传感器  22-23
  2.5 通讯系统  23-27
    2.5.1 CAN通讯  23-24
    2.5.2 无线通讯  24-26
    2.5.3 无线通讯系统可靠性测试  26-27
  2.6 小结  27-28
第三章 AWID/AWIS高速高机动平台控制系统软件设计  28-42
  3.1 AWID/AWIS高速高机动平台远程控制系统软件设计  28-31
    3.1.1 远程控制系统软件功能结构分析  28-29
    3.1.2 远程控制系统软件实现  29-31
  3.2 AWID/AWIS高速高机动平台规划级主控系统软件设计  31-39
    3.2.1 规划级主控系统软件功能结构分析  31-32
    3.2.2 规划级主控系统软件实现  32-39
  3.3 规划级主控系统软件实时性研究  39-41
  3.4 小结  41-42
第四章 AWID/AWIS高速高机动平台运动控制研究  42-60
  4.1 自抗扰控制器分析  42-49
    4.1.1 自抗扰控制技术原理  42-49
    4.1.2 自抗扰控制器设计步骤  49
  4.2 AWID/AWIS高速高机动平台自抗扰控制器设计  49-56
    4.2.1 AWID/AWIS高速高机动平台动力学/运动学模型  49-50
    4.2.2 自抗扰控制器的离散算法  50-52
    4.2.3 使用自抗扰控制技术设计运动学/动力学控制器  52-54
    4.2.4 自抗扰控制算法的软件实现  54-55
    4.2.5 AWID/AWIS高速高机动平台自抗扰控制器参数整定  55-56
  4.3 实验研究  56-59
    4.3.1 实验内容和环境  56
    4.3.2 实验结果及分析  56-59
  4.4 小结  59-60
第五章 总结与展望  60-62
  5.1 总结  60
  5.2 论文创新之处  60
  5.3 对未来工作的展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间的学术成果  67-68
学位论文评阅及答辩情祝表  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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