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轮式移动机器人开放式控制系统研究

作　者: 李天旭
导　师: 宋路
学　校: 长春理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 轮式移动机器人开放式控制系统 DSP PCI总线模糊PID控制器 WinDriver
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

传统的机器人系统往往采用封闭式的控制系统结构,这限制了机器人系统的扩展性和灵活性。本文以三轮式(两轮差动驱动)移动机器人为研究对象,提出了一种基于PCI总线的轮式移动机器人开放式控制系统的设计方案,并对控制系统的硬件与软件进行了详细的研究与讨论。完成的工作主要包括以下内容：1)对轮式移动机器人进行了运动学建模和运动学分析。2)提出了系统的总体设计方案,采用通用PC作为上位机,采用以DSP(TMS320F2812)为控制核心的运动控制卡作为下位机,两者之间通过PCI总线进行通信。硬件设计中使用专用接口芯片PCI9052实现PCI总线接口,采用双端口RAM(IDT7025)实现PCI9052和DSP的通信。文中对DSP最小系统、电机驱动接口电路、反馈信号接口电路、光电隔离I/O接口电路、外部扩展存储器、DSP与上位机的通信接口电路和传感器的选用等,都进行了详细的讨论与研究。3)完成了以DSP(TMS320F2812)为控制核心的运动控制卡的硬件电路设计与制作。4)研究了机器人的PID控制器的结构、PID控制算法和模糊PID控制器的实现方法并进行了仿真。5)使用WinDriver开发了运动控制卡的PCI总线驱动程序,完成了轮式移动机器人的非实时控制软件和实时性控制软件的设计并进行了系统调试,达到了预期的设计目标。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-12
  1.1 前言  7
  1.2 发展及研究现状  7-9
  1.3 本课题的研究目的与内容  9-12
第二章轮式移动机器人运动学分析  12-16
  2.1 概述  12
  2.2 轮式移动机器人运动的力学原理  12
  2.3 AS-R移动机器人简介  12-13
  2.4 差速驱动轮式移动机器人运动模型的建立  13-15
  2.5 本章小结  15-16
第三章机器人开放式控制系统总体方案设计  16-24
  3.1 引言  16
  3.2 轮式移动机器人开放式控制系统总体方案设计  16-23
  3.3 本章小结  23-24
第四章基于DSP的运动控制器的硬件设计与开发  24-46
  4.1 DSP模块  24-31
  4.2 电机驱动接口模块  31-33
  4.3 反馈信号接口模块与光电隔离I/O接口模块  33-34
  4.4 外部扩展存储器与串行通信接口模块  34
  4.5 主机通信接口模块硬件设计  34-45
  4.6 本章小结  45-46
第五章模糊PID控制器的设计与仿真  46-61
  5.1 直流电机数学模型的建立  46-49
  5.2 机器人运动控制器设计  49-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章控制系统软件设计与系统调试  61-75
  6.1 运动控制卡驱动程序开发  61-64
  6.2 主控程序设计  64-70
  6.3 人机交互界面设计  70-72
  6.4 系统调试  72-74
  6.5 本章小结  74-75
第七章总结与展望  75-77
  7.1 全文总结  75
  7.2 研究前景与展望  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-79

轮式移动机器人开放式控制系统研究

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