探析自主移动机器人嵌入式运动控制系统研究

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1、北京交通大学硕士学位论文自主移动机器人嵌入式运动控制系统研究姓名：陈刚申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：程荫杭20060101北京交通丈学硕士毕业论文y87897‘摘要移动机器人是机器人学的一个重要分支，一个完整的移动机器人系统通常由移动机构、感知系统和控制系统三个部分组成。本论文围绕移动机器人与运动控制系统，对非结构环境下轮式移动机器人的体系结构、运动控制系统构建、运动控制和定位等问题进行了研究。首先，在分析移动机器入水平型和垂直型体系结构特点及适应范围的基础上，提出了基于并行多微处理器混合型体系结构

2、，结合我们研制的移动机器人给出了该混合型体系结构的软件和硬件实现。然后，设计并实现了基于TMS3约F2812+uC／oS—f

3、的嵌入式运动控制系统。硬件工作主要包括设计驱动放大器、电流检测电路、速度和位置检测电路等；软件工作包括移植u甜OS-JI到TMs320F2812，划分系统各任务的优先级，以及设计控制主程序及转速转角测量、串行通信、PWM波形输出等、ADC电流采样等中断服务子程序。接下来，本文提出了一种适合于底层伺服控制的自适应模糊PJD控制器设计方案，在设计同步速度控制器的基础上建立了伺服控制系统仿真模型，并通过

4、MATL^B／SimuIink仿真环境分析了该控制方法的性能。通过MATLAB，EmbeddecrT_argetTools工具将系统模型直接转化为C语言代码，经调试、优化后下载到运动控制板上实现了对移动机器人的底层伺服控制。最后，根据差动轮式移动机器入运动学，将移动机器入的运动轨迹分解为直线、旋转和圆弧等情况，并实现了以上各种情况下对移动机器人的运动控制。得到了比较理想的控制结果。另外，根据基于光电编码器的差动轮式移动机器人定位原理，推导出移动机器人直线、旋转和圆弧运动的定位公式。关键词：移动机器人，体系结构，嵌入式系统

5、，运动控制，定位j!室奎堕奎兰竺当望些堡壅ABSTRACTMObileRObot{csisOneofthemOStimDOrtantresearchareasofRob甜cS．AmobiIerobOtiscomposedOfmOvingstructure，sensingsystemandcontmlsystem．ThisthesismainIystudiesthearchite咖re，themOtiOncontroI科stem，motiOncomr0IandIOca¨zationofthewheeIedmObilembO

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9、em．UC／OS·¨isjntroducedandDO阳dtoTMS320F2812．SomereaItimetasksw．胁d讯b旧mprioriNarep舐i珏on．Thi州Iy’thethesisputfonll『ardadesjgnmethodof∞lf-暑Idaptingfu五掣contml，whichis