ARM移動機器人運動控制研究(碩士論文)
3.98萬字 69頁


本文首先建立了三輪輪式移動機器人的運動學(xué)模型和運動學(xué)模型。基于該模型，推算出了機器人的航位，然后按照控制系統(tǒng)的要求，選擇高性能ARM微處理器LPC2114作為核心進(jìn)行底層運動控制系統(tǒng)的設(shè)計。硬件部分，按照模塊化的思想，主要設(shè)計了以LPC2114為核的最小系統(tǒng)和直流電機驅(qū)動模塊；軟件部分，在硬件平臺基礎(chǔ)上編制了各個模塊的軟件程序，給出了各模塊的程序框圖，并且經(jīng)過比較最終選擇積分分離PI控制算法進(jìn)行速度閉環(huán)控制，實驗曲線表明控制效果良好。
文章最后，還針對機器人底層運動控制的重要問題¬¬---軌跡跟蹤，進(jìn)行了深入的分析和研究。首先根據(jù)軌跡跟蹤控制原理設(shè)計了一種非線性反饋跟蹤控制器，然后針對這種控制器的不足，設(shè)計了全局漸近跟蹤控制器，并給出了仿真曲線。



目 錄
1 緒論 1
1.1機器人概述 1
1.1.1移動機器人的關(guān)鍵技術(shù) 1
1.1.2 國內(nèi)外移動機器人發(fā)展?fàn)顩r 3
1.2嵌入式系統(tǒng)發(fā)展情況 4
1.3嵌入式系統(tǒng)在機器人方面的應(yīng)用 4
1.4基于ARM的移動機器人底層控制思想 5
1.5本論文主要內(nèi)容及其安排 5
1.6本章小結(jié) 6
2 雙輪驅(qū)動移動機器人建模 7
2.1移動機器人的運動結(jié)構(gòu) 7
2.2 移動機器人運動學(xué)模型 8
2.3移動機器人航位推算 10
2.4機器人動力學(xué)模型 14
2.5本章小結(jié) 15
3 移動機器人底層控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 16
3.1移動機器人控制系統(tǒng)概述 16
3.2微處理器選型 17
3.3 ARM最小系統(tǒng)電路設(shè)計 19
3.3.1 電源電路設(shè)計 19
3.3.2 復(fù)位電路設(shè)計 20
3.3.3 時鐘電路設(shè)計 21
3.3.4 JTAG調(diào)試電路 22
3.3.5 串口通信電平轉(zhuǎn)換電路 23
3.4電機驅(qū)動模塊 23
3.4.1 驅(qū)動電機選型 23
3.4.2 PWM調(diào)速原理 24
3.4.3 L298原理及控制 27
3.4.4 光電隔離電路 28
3.4.5 電機驅(qū)動電路 29
3.5測速模塊 30
3.6硬件的可靠性設(shè)計 31
3.7本章小結(jié) 32
4底層控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 33
4.1底層控制系統(tǒng)總體設(shè)計 33
4.1.1初始化模塊 33
4.1.2 運行模塊 34
4.2 運行模塊設(shè)計 35
4.2.1測速模塊 35
4.2.2 PID控制 38
4.2.3 電機驅(qū)動模塊 42
4.3實驗效果 43
4.4 本章小結(jié) 44
5移動機器人軌跡跟蹤控制研究 45
5.1軌跡跟蹤控制概述 45
5.2軌跡跟蹤控制定義 46
5.3非線性狀態(tài)反饋跟蹤控制分析與設(shè)計 47
5.3.1非線性狀態(tài)反饋控制器設(shè)計 47
5.3.2仿真實驗分析 48
5.4全局漸近跟蹤控制分析與設(shè)計 53
5.5本章小結(jié) 56
6總結(jié)與展望 57
致　謝 59


參考文獻(xiàn)
[1]王宏,艾海舟. 移動機器人體系結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計. 機器人[2]馮建農(nóng)，柳明，吳捷.自主移動機器人智能導(dǎo)航研究進(jìn)展.機器人[3] Marques L , deA lmeida, A T. Application of odor sensors in mobile robotics. In Autonomous Robotic Systems, Lecture Notes in Control and Information Sciences 236