基于DSP的移动机器人运动控制系统的研究
移动机器人运动控制系统是移动机器人的运动控制部件,对机器人的平稳运行起着重要的作用.随着新的控制算法的应用和电子技术的发展,移动机器人正朝着高速、高精度、开放化、智能化、网络化发展,对运动控制系统也提出了更高的要求.移动机器人要实现高速、高精度的位置控制和轨迹跟踪,必须依赖先进的控制策略和优良的运动控制系统.运动控制的最有效的方式就是对运动源的控制,电动机是最常用的运动源.因此,一般通过对电动机的控制来实现移动机器人的运动控制.根据运动控制系统的核心部件和控制要求的不同,本文介绍了运动控制系统常用的六种实现方案,根据它们的优点与缺点,选定以DSP(数字信号处理)控制器为核心芯片进行运动控制系统的设计.论文中研究了基于DSP的移动机器人运动控制系统的具体实现方案,对系统的硬件结构、控制软件及速度算法进行了分析与设计.首先,本文设计了运动控制系统的结构及主要的硬件电路.论文介绍了移动机器人控制系统的组成与行驶机构,详细叙述了运动控制系统的总体设计、DSP功能分析以及驱动电机选型;讨论了运动控制系统的功能结构,针对主要的电路结构进行了详细设计和分析,其中包括复位和时钟电路、串行通信接口、ADC电路、电机驱动、信号隔离与反馈检测等模块.其次,本文提出了运动控制系统的控制软件和编程思路.论文中介绍了软件控制的总体结构与功能模块,然后详细介绍了各个模块的程序编写与必要的DSP寄存器的设置,包括脉冲输出与转向控制、通讯接口与数据校验、模数转换、QEP脉冲计数、主程序及FLASH引导程序,并介绍了相应的程序流程图.最后,为提高步进电机的控制性能,本文改进了两相混合式步进电机的闭环控制方法.本部分讨论了步进电机的升降速曲线,并根据其数学模型设计了PID控制器、模糊控制器和自整定模糊PID控制器,介绍了PID控制器的实现程序,对模糊控制规则表、PID参数选择和仿真结果进行了分析.
运动控制系统;DSP;步进电机;速度控制
中南大学
硕士
模式识别与智能系统
蔡自兴
2004
中文
TP242
61
2005-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）