基于力反馈的工程车辆远程操控系统设计与研究

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1、学号：S15030276硕士学位论文基于力反馈的工程车辆远程操控系统设计与研究研究生姓名：邢书源学科、专业：机械工程二○一八年六月分类号：密级：UDC：编号：基于力反馈的工程车辆远程操控系统设计与研究DESIGNANDRESEARCHOFENGINEERINGVEHICLEREMOTECONTROLBASEDONFORCEFEEDBACK学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：机械工程（080200）研究方向：机电系统控制理论与技术申请学位级别：硕士指导教师：姜涛研究员研

2、究生：邢书源论文起止时间：2016.10—2018.03I摘要在危险环境下，远程操控系统加入力觉反馈能够使操作者感受到真实的操纵感觉，实现力觉临场感，实时把握被控对象运动状态，及时对控制指令做出相应的调整，保证被控对象在远程操控下准确可靠运行，很大程度上能够降低人员伤亡，增加操作者操控的舒适性，因此对基于力反馈的工程车辆远程操控系统的研究具有十分重要的现实意义。通过对基于力反馈的远程操控系统国内外研究现状的分析，结合本系统实际工程需求，对基于力反馈的工程车辆远程操控系统进行设计和研究。本文对远程操

3、控系统进行总体分析，该系统主要包括操控台部分、被控对象部分和数据通信部分，其中被控对象部分不在本文研究范畴内。分析远程控制方法与控制结构的优缺点，选择适合本系统的远程控制方法与控制结构。对操控台转向系统、踏板系统、换挡系统的力反馈结构进行详细设计，并对转向系统进行数学建模和换挡系统进行运动学分析。详细介绍传感器、数据采集系统、运动控制系统、数据传输系统和工业控制计算机系统等硬件设备的选择，并以LabVIEW软件作为测控系统软件开发工具，对各功能模块的子程序进行设计，满足系统对车辆运行状态的实时显示

4、和数据收发。对转向系统力矩电机的电流和转矩双环PID控制策略进行研究，通过仿真分析验证控制方法的有效性，保证转向系统力反馈的准确性，为操作者提供可靠的路感信息，同时对数据通信、位置跟踪等模块进行功能测试，验证各模块程序设计的合理性，保证数据通信、位置跟踪、数据显示的准确性，实现远程操控系统软硬件的协调与统一，最终实现系统准确的力觉反馈，增强对远程车辆控制的有效性，满足基于力反馈的远程操控系统的既定要求。关键词：远程操控力反馈工程车辆LabVIEW控制系统IIABSTRACTInthedangero

5、usenvironment,theremotecontrolsystemaddsforcefeedbacktoenabletheoperatortofeelthetruemanipulationfeeling,realizethesenseofpresenceonthespot,graspthemotionstateofthecontrolledobjectinrealtime,andmaketimelyadjustmentstocontrolinstructionstoensurethatthe

6、accusediscontrolled,ensuretheobjectcanoperateaccuratelyandreliablyunderremotecontrol,whichcangreatlyreducethecasualtiesandincreasetheoperator'scomfort.Therefore,itisofgreatpracticalsignificancetostudytheremotecontrolsystemofengineeringvehiclesbasedonf

7、orcefeedback.Byanalyzingtheresearchstatusoftheremotecontrolsystembasedonforcefeedbackandcombiningwiththeactualengineeringneedsofthesystem,wedesignandresearchtheremotecontrolsystemoftheengineeringvehiclebasedonforcefeedback.Thispaperanalysisoftheoveral

8、lremotecontrolsystem,thesystemmainlyincludestheconsolepart,thecontrolledobjectpartandthedatacommunicationpart,andthecontrolledobjectpartisnotinthescopeofthestudy.Analyzetheadvantagesanddisadvantagesoftheremotecontrolmethodandcontrolstructure,a