轮式机器人开放式控制系统研究.pdf

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1、分类号：!￡2丝UDC密级：——编号：——轮式移动机器人开放式控制系统研究RESEARCHONWHEELEDMOBILEROBOT’SOPEN_ARCHITECTURECONTROLSYSTEM学位授予单位及代码：量壹堡王盔生l!Q!鳗2学科专业名称及代码：搓式塑型皇蟹能丕蕉￡竖!!丝!研究方向：蟹自＆焦息垂荭皇鱼墓申请学位级别：亟—土指导教师：塞路熬援研究生：奎』选论文起止时问：一2009．10---2010．12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《轮式移动机器人开放式控制系统研究》是本人在指导教师的指

2、导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名登丞丝坦『上一年三一月笪日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅

3、。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名卫口ff年3月2}H聊虢。么笙卫丛年』月正摘要传统的机器人系统往往采用封闭式的控制系统结构，这限制了机器人系统的扩展性和灵活性。本文以三轮式(两轮差动驱动)移动机器人为研究对象，提出了一种基于PCI总线的轮式移动机器人开放式控制系统的设计方案，并对控制系统的硬件与软件进行了详细的研究与讨论。完成的工作主要包括以下内容：1)对轮式移动机器人进行了运动学建模和运动学分析。2)提出了系统的总体设计方案，采用通

4、用PC作为上位机，采用以DSPfTMs320F28121为控制核心的运动控制卡作为下位机，两者之间通过PCI总线进行通信。硬件设计中使用专用接12芯片PCI9052实现PCI总线接口，采用双端口RAM(IDT7025)实现PCI9052和DSP的通信。文中对DSP最小系统、电机驱动接口电路、反馈信号接口电路、光电隔离I／O接口电路、外部扩展存储器、DSP与上位机的通信接口电路和传感器的选用等，都进行了详细的讨论与研究。3)完成了以DSP(TMs320F2812)为控制核心的运动控制卡的硬件电路设计与制作。4)研究了机器人的PID控制器的结构

5、、PID控制算法和模糊PID控制器的实现方法并进行了仿真。5)使用WinDriver开发了运动控制卡的PCI总线驱动程序，完成了轮式移动机器人的非实时控制软件和实时性控制软件的设计并进行了系统调试，达到了预期的设计目标。关键词：轮式移动机器人：开放式控制系统：DSP：PCI总线；模糊PID控制器：WinDriverABSTRACTThearchitectureoftraditionalrobotscontr01systemisalwaysclosed．soitlimitstherobotsystem’sscalabilityandflexi

6、bility．Inthispaper．athree·wheels(twodifierentialdrive)mobilerobotisstudiedandanopen-architecturecontrolsystemdesignbasedPCIbusofmobilerobotisproposedThehardwareandsoftwareofthecontrolsystemisstudiedanddiscussedindetailCompletedworkincludesthefollowings：11Completethekinemat

7、icmodelingandkinematicsanalysisofwheeledmobilerobot2)Proposethecontrolsystem’soveralldesignTheuppercomputerusesgeneralcomputerandthelowercomputerusesmotioncontrolcardbasedDSP(TMS320F2812)TheycommunicatethroughthePCIbusThePCIBusInterfacedesignisimplementedusingthespecialint

8、erfacechip(PCI9052)ThecommunicationbetweenDSPandPCI9052isimplementedbyusingadual—portRAM(