探究两轮移动机器人运动控制系统的设计与实现

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1、上海交通大学硕士学位论文两轮移动机器人运动控制系统的设计与实现姓名：黄永志申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：陈卫东20040101两轮移动机器人运动控制系统的设计与实现摘要本论文通过对两轮驱动机器人小车的运动模型的分析提出一种非完整性两轮机器人小车运动控制器的设计方法在将运动参量角速度和线速度进行解耦的基础上引入速度控制器通过反馈抑制了左右轮的扰动及参数差异对控制性能的影响并且用硬件和软件实现了通用双轮差速移动机器人的运动控制功能通用移动机器人硬件上以数字信号处理器芯片TMS320LF2407A为控制器核心具体实现了运动控制的硬件设计包括和电机驱

2、动器的接口正交编码的接口D/A输出以及和声纳驱动板的接口在本论文中比较详细地讨论了TMS320LF2407A所具有的硬件资源其中包括电源模块复位模块显示模块中断模块调试模块通讯模块输入输出口模块等特别是在设计中考虑软硬件分界为系统设计打下一个很好的硬件平台软件上利用TIDSP的开发环境CCS(CodeComposerSystem),用C代码来实现下位机的所有软件整个软件结构是针对裸机的开发以一个循环控制嵌套多级中断来实现系统快速响应在整个实现的过程中充分利用了硬件资源考虑了工程实践性和设计效率的结合软件系统具有很好的性能和扩展性文章中还重点讨论了移动机器人运动控制

3、能够提供的全局信息里程计里程计可以是机器人的软传感信息本论文中分析了里程计的误差来源同时提供了提高里程计精度的标定方法为上层决策提供了进行信息融合的信息来源相关的试验结果能够说明系统设计的合理性和科学性移动机器人直线行走的对比实验证明了速度控制器结构的合理性测试实验反映了移动机器人的动态性能所有指标都达到了设计时的目标在国内外的机器人足球比赛中系统可靠稳定的表现也证明了设计的合理性关键词移动机器人运动控制DSP里程计DesignandImplementationofMotionControllerofTwoWheeledMobileRobotABSTRACTAft

4、erthestudyofthemotionmodeloftwo-wheeledmobilerobot,anewnon-holonomicmotioncontrollerhasbeendesignedinthethesis.Withreleasingthekeymotioncontrolparameterslinespeedandangularspeedcoupling,speedcompensatedcontroller(SCC)hasbeendesigned.Theideaisbasedonthethoughtthatfeedbackcanreducetheef

5、fectofthedifferentmodelofthetwowheelsandtheuncertaindisturbance.Inthisthesis,specifichardwareandsoftwareareadoptedtorealizethemotioncontrol.TheTIDSPTMS320LF2407Aisemployedasthekernelofthemotioncontrolleroftherobot.ThedesignincludetheinterfacewithMotorDriver,QEP(QuadratureEncodePluse),

6、D/Aoutput,andthesonardriverboard.Thedetailedfunctionof2407Aisdiscussed,includingthemoduleofpower,reset,display,interrupt,ISP(InSystemProgram),SCI(SerialCommunicationInterface)andI/Oetc.Theinterfaceofhardwareandsoftwarehasbeencarefullyconsidered,whichsetupagoodplatformforthewholemotion

7、system.AlltheprogramisdevelopedbyClanguageintheTIDSPintegrateddevelopmentenvironmentCCS(CodeComposerSystem).Thearchitectureofsoftwareisabigloopwithcascadedinterruptswhichresponsetheeventinreal-time.Intheprogram,allthehardwareresourcesaremadefullusedof.It’saperfectcombinationofthepract

8、icean