小型足球机器人底层运动控制子系统设计与研究
RoboCup小型足球机器人系统是运动足球与人工智能领域多智能系统相结合的产物，它融合了机器人学、智能控制、图像处理、无线通信以及机械设计等多个学科，间接反映了一个国家在这些领域的实力。整个RoboCup小型足球机器人系统包括通信子系统、视觉子系统、决策子系统以及本体子系统，本文是以足球机器人本体子系统中的底层运动控制作为研究方向。由于之前的运动控制多以单片机、DSP控制为主，单片机的控制速度以及精度不能很好的满足高速运动下的机器人，而使用DSP控制，速度虽然很快，但是需要的外围硬件电路较多，因此，需要有更好的控制算法以及平台实现对运动的控制。由于空间有限，要求机器人的尺寸很小，外围的电路越少越能够减少占用空间。因此，速度快、精度高、集成度高的控制器是发展的趋势。 本文以FPGA作为控制器，以Altium Designer软件设计外围硬件电路，以Altera公司的QuartusⅡ开发环境编写Verilog HDL，实现模糊PID控制算法以及对机器人实时速度的检测。 本文研究主要内容有:(1)通过对四轮足球机器人运动学模型的分析，在Matlab软件上仿真传统PID与模糊PID算法，得出模糊PID控制算法的优越性;(2)设计外围硬件电路，包括:电机驱动电路、升压电路、击球电路等，通过万用表、函数发生器以及示波器调试，实现各个电路模块的功能;(3)用FPGA实现模糊PID算法，具体包括的模块有偏差模块，模糊化模块、解模糊化模块以及PID模块，通过对每个模块用Verilog HDL或软件开发平台自带的宏功能模块实现模块的功能，并通过编译与仿真，验证了功能的正确性;(4)用FPGA完成电机实时速度的检测，包括:倍频模块、鉴相模块以及计数器模块，然后用M法测量电机的实时速度。
电机驱动;模糊PID;足球机器人;运动控制子系统
西南交通大学
硕士
微电子学与固体电子学
王丹
2014
中文
TP242.6
71
2014-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）