本文關(guān)鍵詞：基于ARM的物料翻整車仿真模型行駛系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,移動機器人的應(yīng)用范圍越來越廣。而物料翻整車作為一種特殊應(yīng)用的移動機器人在有機廢物處理領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。但是,物料翻整車在方池形晾曬場內(nèi)翻整物料時,由于其缺少智能行駛控制系統(tǒng),造成了物料翻整不理想。針對這個問題,本論文采用智能小車對其進行仿真,設(shè)計了一套基于ARM的智能行駛控制系統(tǒng)。行駛控制系統(tǒng)的智能控制主要包括三個部分:直線行駛控制,平移控制,以及行駛過程中的車速控制。直線行駛過程中,加入模糊控制算法,保證小車沿平行于晾曬場左側(cè)墻面的直線軌道行駛;當(dāng)小車運行到距前方墻面距離小于安全平移距離時,加入模糊控制算法,使小車能準確地向右方平移出一個車寬的距離,進入到反向直線行駛控制。直線行駛和平移過程依次交替,確保了晾曬場每一個區(qū)域都能得到翻整。為了保證小車能夠平穩(wěn)有效地實現(xiàn)直線行駛控制和平移控制,還需對車速進行有效控制。論文首先分析了控制系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能,并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于人機交互的遞階控制體系;其次,設(shè)計了基于STM32F103RET6芯片的行駛控制系統(tǒng)硬件電路,其功能模塊主要包括:運動控制模塊、電子羅盤模塊、距離測量模塊、測速模塊和無線通訊模塊。再次,介紹了各個功能模塊的軟件設(shè)計,尤其在電子羅盤模塊軟件設(shè)計中詳細闡述了運用最小二乘法對航向角進行修正;然后,對模糊控制進行了相關(guān)研究,重點探討了模糊控制規(guī)則對模糊控制系統(tǒng)性能的影響。在分析、比較多種規(guī)則自調(diào)整模糊控制的基礎(chǔ)上,提出了一種基于智能權(quán)函數(shù)法的在線插值模糊控制算法,并將其應(yīng)用到小車的直線行駛、平移以及車速控制中,同時采用Matlab對其控制過程進行了仿真模擬;最后,設(shè)計了基于LabVIEW的遠程監(jiān)控平臺,實現(xiàn)對整個系統(tǒng)運行參數(shù)的實時監(jiān)測、小車運行軌跡的跟蹤以及小車的遠程控制。通過對整個系統(tǒng)的綜合測試,驗證了傳感器數(shù)據(jù)的采集、處理,智能小車與上位機之間的數(shù)據(jù)通信以及行駛控制系統(tǒng)中的控制算法。
【關(guān)鍵詞】：ARM 智能控制 最小二乘法 模糊控制 在線插值 Matlab仿真
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242;TH24
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 論文研究背景9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文研究目的及意義11
• 1.4 智能小車的關(guān)鍵技術(shù)11-12
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容12-14
• 第二章 行駛控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計14-18
• 2.1 智能小車行駛控制體系方案分析14
• 2.2 基于人機交互遞階式控制體系14-17
• 2.2.1 任務(wù)需求分析15-16
• 2.2.2 人機交互協(xié)助層16
• 2.2.3 慎思控制層16-17
• 2.2.4 行為反應(yīng)層17
• 2.3 本章小結(jié)17-18
• 第三章 行駛控制系統(tǒng)硬件設(shè)計18-33
• 3.1 智能小車轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)選擇18
• 3.2 行駛控制系統(tǒng)硬件方案18-19
• 3.3 運動控制模塊19-25
• 3.3.1 微處理器模塊20-22
• 3.3.2 電機驅(qū)動模塊22-24
• 3.3.3 舵機模塊24-25
• 3.4 距離測量模塊25-26
• 3.5 電子羅盤模塊26-27
• 3.6 速度測量模塊27-29
• 3.7 無線通信模塊29-31
• 3.8 PCB板設(shè)計31-32
• 3.9 本章小結(jié)32-33
• 第四章 行駛控制系統(tǒng)軟件設(shè)計33-48
• 4.1 軟件開發(fā)工具介紹33
• 4.2 系統(tǒng)程序設(shè)計33-47
• 4.2.1 系統(tǒng)整體框圖33-34
• 4.2.2 直流電機模塊程序設(shè)計34-35
• 4.2.3 舵機模塊程序設(shè)計35
• 4.2.4 距離檢測模塊程序設(shè)計35-36
• 4.2.5 速度測量模塊程序設(shè)計36-37
• 4.2.6 電子羅盤模塊軟件設(shè)計37-43
• 4.2.7 無線通信模塊軟件設(shè)計43-46
• 4.2.8 看門狗程序設(shè)計46-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 路徑規(guī)劃48-77
• 5.1 模糊控制簡介48-51
• 5.1.1 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計48-49
• 5.1.2 精確量的模糊化49
• 5.1.3 模糊控制算法49-50
• 5.1.4 解模糊化50-51
• 5.2 控制規(guī)則可調(diào)整的模糊控制51-68
• 5.2.1 傳統(tǒng)模糊控制器設(shè)計51-53
• 5.2.2 基于解析表達式的模糊數(shù)模型53-55
• 5.2.3 解析控制規(guī)則可調(diào)整的模糊控制55-60
• 5.2.4 改進的規(guī)則自調(diào)整模糊控制60-68
• 5.3 行駛控制系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計68-76
• 5.3.1 基于智能權(quán)函數(shù)法的在線插值模糊控制的直線行駛控制68-71
• 5.3.2 基于智能權(quán)函數(shù)法的在線插值模糊控制的平移控制71-75
• 5.3.3 基于智能權(quán)函數(shù)法的在線插值模糊控制的速度控制75-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第六章 上位機監(jiān)控軟件設(shè)計77-84
• 6.1 LabVIEW軟件77
• 6.2 上位機監(jiān)控軟件77-83
• 6.2.1 用戶登陸管理77-79
• 6.2.2 遠程監(jiān)控平臺設(shè)計79-83
• 6.3 本章小結(jié)83-84
• 第七章 系統(tǒng)測試84-90
• 7.1 傳感器數(shù)據(jù)采集、處理驗證86-87
• 7.2 智能小車與上位機之間的數(shù)據(jù)通信驗證87-88
• 7.3 路徑規(guī)劃中的控制算法驗證88-89
• 7.4 本章小結(jié)89-90
• 第八章 總結(jié)與展望90-92
• 8.1 總結(jié)90-91
• 8.2 展望91-92
• 參考文獻92-94
• 致謝94-95
• 個人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

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