【硕士论文】基于DSP的全自主移动机器人运动控制系统研究.pdf

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1、摘要智能移动机器人的研究是机器人学中的一个重要分支，它融合了计算机、自动控制、机械、电子等多个学科的知识。移动机器人正朝着高速、高精度、开放性、智能化、网络化快速发展，因此要实现对机器人的高精度、高速控制，必须要借助先进的控制策略和高性能的运动控制系统。本文设计开发了一套基于DSP的全自主移动机器人运动控制系统。根据控制系统快速性、高精度以及速度稳定性等方面的性能要求，选用1f1公司推出的TMS320F2812作为系统的核心控制芯片，并研究了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、控制软件和速度算法进行了分析。首先本文提出了上位计算机+(DsP+cPLD)多轴

2、控制+驱动器方式的运动控制系统，这种方式将运动控制系统规划+伺服闭环+放大器有层次、模块化地体现出来，综合了DSP技术、CPLD技术、运动控制技术、网络技术等等。同时伺服闭环的方式可选、参数可调节都为运动控制系统控制算法的实现提供便利。这样设计便于机器人作为一个开放式开发平台进行多功能利用，例如巡逻保安机器人、清洁机器人、足球机器人等。其次，在机器人运动控制系统硬件部分，根据系统的供电要求，详细设计了电源系统的解决方案和电源转换模块；详细分析了电机的PWM驱动原理并设计了控制器和驱动器，其中包括DSP的基本硬件电路、串口通信、A／D转换电路、电机驱动电路的两种接口方式等。再次

3、，详细推导直流电机数学模型的建立；在控制系统中，采用了临界比例法+凑试法进行了PID参数的选择并进行参数调整：通过研究单速度环和电流速度双闭环调速控制的优缺点，设计了电流和速度双闭环调速控制系统，并用Mmlab进行仿真，并进行了详细分析。最后，介绍了系统软件的总体结构和各部分的程序设计，包括主程序、中断程序等，并设计相应的程序流程图。在软件控制中，实现对直流电机的启动、停止、加速、减速等功能。关键词：全自主移动机器人运动控制系统TMS320F2812脉宽调制(PWM)PIE)算法ABSTRACTmobilerobotisallimportantbranchofrobotics

4、．itcomprisedifferentIntelligentandtechnologiesandknowledge，includingcomputerscience，mechanics，electronicautomaticcontr01．Themobilerobotsystemisdevelopedwithhighspeed，highaccurateness，open—architecture，andintelligence．Forthehighspeedandaccuratelocation—controlandtrajectorytracking，themobiler

5、obotsystemshouldrelyonadvancedmotioncontroltheoryandfinecontrolstructure．ThemotioncontrolsystemimplementofmobilerobotbasedonDSParedesignedinthispaper．Accordingtothecontrolrequestswhichincludinghi曲speed，highaccuratenessandstabilityofspeed．themotioncontrolsystemwitll11ⅥS320F2812controllerasth

6、ekernelchipischosen．BasedonTMS320F2812DSPcontroller，theparticularschemeofthemotioncontrolrobotsystem，thehardware，thesoftware，andspeedalgorithmofthecontrolsystem，areanalyzedanddesignedindetails．Firstly，thispaperproposedthemotioncontrolmethodofPC，multi-axiscontrol(DSPandCPLD)andDriver．Motionc

7、ontrolsystemplanning，seivoclosed-loopandamplifierareembodiedhierarchicalandmodular．TllismethodcolligatedDSPandCPLD，motioncontrolandinternettechniqueandSOon．Meanwhile,methodselectableandparametersadjustableprovidedconveniencewitllthemotioncontrolalgorithm