隨著科技的高速發(fā)展,各種智能型機(jī)器人產(chǎn)品逐漸投入使用,正在改變?nèi)藗兊纳�。“跟隨型”機(jī)器人是其中的一個(gè)重要部分�！白詣�(dòng)跟隨小車”作為一個(gè)特殊產(chǎn)品,在很早就被提出來(lái)。國(guó)內(nèi)外有公司已經(jīng)推出了這方面的產(chǎn)品,其中的跟隨定位大都是基于有源定位技術(shù),被跟隨目標(biāo)需要攜帶一個(gè)信號(hào)發(fā)射裝置。這種方式實(shí)際應(yīng)用中存在諸多不便,且產(chǎn)品價(jià)格昂貴,暫時(shí)不能廣泛應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟隨小車的廣泛應(yīng)用,給人們生活提供便捷。本文提供了一套超聲波陣列定位目標(biāo)和識(shí)別障礙物的方法。本文對(duì)小車前方可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行歸納分析并給出相應(yīng)的控制策略,分析了超聲波測(cè)距中誤差產(chǎn)生的原因并給出解決方案。采用FPGA芯片作為小車的控制器,設(shè)計(jì)了一套完整的控制系統(tǒng),主要分為主控制單元、檢測(cè)單元、運(yùn)動(dòng)單元三個(gè)部分。通過(guò)5個(gè)超聲波檢測(cè)模塊組成檢測(cè)單元,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和障礙的檢測(cè)。跟隨控制是基于增量式數(shù)字PID實(shí)現(xiàn)的,將目標(biāo)與小車的實(shí)際距離與設(shè)定的距離進(jìn)行比較,然后通過(guò)FPGA實(shí)時(shí)調(diào)整PWM波的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)跟隨控制。小車由安裝在前輪上的兩個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)向控制是通過(guò)控制兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外還包括UART調(diào)試模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊及其它輔助模塊等設(shè)計(jì)。... 

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1.緒論
    1.1 引言
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
    1.3 課題的研究意義
    1.4 論文內(nèi)容安排
    1.5 本章小結(jié)
2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與定位方式的選擇
    2.1 總體設(shè)計(jì)
    2.2 定位方式的分析和選擇
    2.3 超聲波定位算法理論分析
        2.3.1 側(cè)向交叉定位(Lateral cross location)原理
        2.3.2 三維空間差動(dòng)超聲波定位法
        2.3.3 三邊測(cè)量(Trilateration)定位算法
        2.3.4 AOA和 TDOA定位算法
    2.4 本章小結(jié)
3.檢測(cè)理論與控制策略
    3.1 超聲波測(cè)量陣列設(shè)計(jì)與分析
        3.1.1 超聲檢測(cè)陣列設(shè)計(jì)
        3.1.2 車前檢測(cè)區(qū)域劃分
    3.2 車前路況分類及控制策略
    3.3 超聲波測(cè)距誤差分析和處理
        3.3.1 超聲波測(cè)距誤差分析
        3.3.2 超聲波測(cè)距誤差處理
    3.4 本章小結(jié)
4.小車控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)
    4.1 FPGA項(xiàng)目開(kāi)發(fā)
        4.1.1 系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境
        4.1.2 FPGA開(kāi)發(fā)流程
        4.1.3 ModelSim介紹
        4.1.4 Signaltap
        4.1.5 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想方法
    4.2 主控制板的功能分析
    4.3 FPGA控制系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)
    4.4 主控單元設(shè)計(jì)
    4.5 超聲波檢測(cè)單元設(shè)計(jì)
        4.5.1 程序設(shè)計(jì)
        4.5.2 超聲波檢測(cè)單元測(cè)試
    4.6 UART的模塊設(shè)計(jì)
    4.7 語(yǔ)音模塊的控制
    4.8 本章小結(jié)
5.運(yùn)動(dòng)單元設(shè)計(jì)
    5.1 運(yùn)動(dòng)單元控制原理
    5.2 PID控制器Verilog HDL實(shí)現(xiàn)
        5.2.1 PID算法分析
        5.2.2 PID的硬件模型
    5.3 硬件電路介紹
    5.4 PWM發(fā)生器設(shè)計(jì)
    5.5 本章小結(jié)
6.總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于地磁場(chǎng)和RSSI的室內(nèi)定位算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王欣.杭州電子科技大學(xué) 2014
[3]基于超聲波測(cè)距的機(jī)器人定位與避障[D]. 徐躍.齊魯工業(yè)大學(xué) 2013
[4]基于FPGA的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D]. 倪飛.重慶大學(xué) 2013
[5]自動(dòng)跟隨小車控制系統(tǒng)[D]. 劉偉麗.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2013
[6]基于FS8610的網(wǎng)絡(luò)電子收銀秤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 謝應(yīng)宸.蘇州大學(xué) 2009
[7]智能小車運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究[D]. 王晶.武漢理工大學(xué) 2009
[8]基于藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)的室內(nèi)定位方法的研究[D]. 王小好.浙江工業(yè)大學(xué) 2007
[9]基于超聲波定位技術(shù)的障礙探測(cè)系統(tǒng)[D]. 阮一暉.蘇州大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3729166