基于ARMDSP的双足机器人控制系统研究

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1、北京邮电大学硕士学位论文基于ARM／DSP的双足机器人控制系统研究摘要双足步行机器人技术是一门集仿生学、机械学及控制工程等多学科融合交汇的综合性学科，不仅涉及到非线性、基于多传感器信息融合和图像处理等技术，而且还囊括了复杂机电系统的建模、数字仿真及混合系统的控制等方面的技术，是当代机器人研究领域中重要的分支，可以反应一个国家综合技术实力的强弱。中国要成为现代化的工业大国，发展机器人，尤其是双足步行机器人是十分必要的。双足步行机器人实现实时稳定行走的关键是控制系统的设计。随着微电子技术的发展，伺服系统所用的微处理器的性能

2、不断提高。近年来，数字信号处理器(DsP)已经成为信号处理系统开发的主流处理器，广泛地应用于许多领域。由于数字信号处理器具有：(1)高速运算能力使很多复杂的控制算法和功能得以实现；(2)将实时处理能力和控制的外设功能集于一身的优点，所以它在位置控制中越来越被广泛应用。本文以TMS320F2812DSP为核心，研究了并设计了一种基于ARM+DSP的双足步行机器人控制系统，完成了对控制系统硬件结构、软件模块的分析与设计，主要包括以下内容：首先，本文设计了运动控制系统的结构及主要的硬件电路，详细介绍了双足步行机器人控制系统的

3、总体设计、DSP功能分析以及芯片的选型；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：电源转换电路、DSP上电复位电路及时钟电路、控制信号输出隔离电路、A／D转换电路、串行通信接口电路、CAN总线通讯接口电路。其次，本文提出了运动控制系统的软件设计和编程思路。论文中介绍了控制系统软件的总体结构和功能模块，详细介绍了各个功能模块的程序编写流程和必要的DSP芯片寄存器设置，其中包括：系统主程序、A／D采样模块、控制信号输出模块、正交编码脉冲(QEP)电路及码盘反馈模块、控制算法模块、CAN

4、总线通信程序模块以及串口通信程序。北京邮电大学硕士学位论文基于ARM／DSP的双足机器人控制系统研究最后，本文简单介绍了电机的闭环控制方法，讨论了电机的PID控制器、自整定模糊PID控制器的设计，介绍了PID参数的选择和确定方法，并进行了结果仿真。关键词双足机器人控制系统控制器数字信号处理器(DSP)北京邮电大学硕士学位论文基于ARM／DSP的双足机器人控制系统研究RESEARCHONBⅡ’EDROBOTCONTROLSYSTEMBASEDONARA压／DSPABSTRACTThetechnologyofbipedwa

5、lkingrobotisamulti—disciplinesyntheticscience，whichisconstitutedbybionics，mechanicsandcontrolengineering．Itinvolvesnotonlytheknowledgeofnon．1inear,multi．sensorinformationfusionandimageprocessing，butalsothetechnologiesofthemodelingofcomplexelectromechanicalsystem

6、，digitalsimulationandmixedsystemcontrolling．BipedwalkingrobotiSoneoftheimportantbranchesinrobotresearchfields，whichCanreflectonecountry’Stechnologicstrength．Therefore，itisespeciallynecessaryforChinatodevelopthebipedwalkingrobotindustryinordertobecomeamodemindust

7、rialcountry．Tldesigofcontrol’criticalforbipedWalkingrol：hefleslgnotcontrolsystemlSverycriticalforbipedwalkingrobottolwalkreal—timelyandstably．Withthedevelopmentofmicroelectronicstechnology,theperformanceofmicroprocessorusedbyservosystemisimprovedcontinuously．The

8、seyears，DigitalSignalProcessor(DSP)hasbecomeaprimaryprocessorofsignalprocessingsystemandbeenwidelyappliedinmanyfields．DigitalSignalProcessorhastwosignificantfeatures，