發(fā)布時(shí)間：2019-09-22 18:06

【摘要】：在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天,機(jī)器人也備受關(guān)注,在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用,并且在自動控制學(xué)科的迅速發(fā)展下,對移動機(jī)器人各方面性能的優(yōu)化也成為當(dāng)今社會研究的熱點(diǎn),而智能控制是自動控制研究領(lǐng)域的飛躍。智能小車又被稱為輪式機(jī)器人,其較好的自動導(dǎo)引功能在自動化物流輸送系統(tǒng)中備受青睞。本文提出的移動監(jiān)控平臺,通過嵌入式技術(shù)、視頻傳輸技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),不但可實(shí)時(shí)查看運(yùn)行路線及環(huán)境,而且能代替人類在惡劣環(huán)境中完成很多復(fù)雜的工作。移動監(jiān)控平臺在識別及跟蹤路徑方面,應(yīng)有良好的精確性、穩(wěn)定性及實(shí)時(shí)性,所以,對移動監(jiān)控平臺各性質(zhì)的進(jìn)一步創(chuàng)新和研究具有廣闊的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。本文對小車性能進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)控制算法,提高移動監(jiān)控平臺的性能,利用后輪差速電機(jī)和前輪舵機(jī)互相配合,同時(shí)控制小車轉(zhuǎn)彎,使得小車實(shí)時(shí)準(zhǔn)確識別復(fù)雜路徑信息,行駛過程快速、平穩(wěn)。本文中主要的工作有:1、構(gòu)建了移動平臺的硬件,建立運(yùn)動學(xué)模型,采用Cortex-A8系列的ARM處理器s5pv210為主控芯片,編寫路徑識別模塊、電機(jī)和舵機(jī)驅(qū)動模塊、測速模塊等程序。2、配置Mjpg-streamer視頻服務(wù)器,通過無線路由器組建局域網(wǎng),Android移動設(shè)備作為客戶端以WIFI方式訪問小車攝像頭,獲取攝像頭采集到的畫面完成實(shí)時(shí)監(jiān)控功能,增強(qiáng)了系統(tǒng)研究的實(shí)用性和靈活性。3、由于路徑跟蹤系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性,所以本文擺脫傳統(tǒng)控制的局限性,在傳統(tǒng)控制算法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新,在路徑信息分析上選擇了模糊控制算法,基于模糊控制理論,針對本文的移動監(jiān)控平臺,設(shè)計(jì)模糊控制器,其可根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)知識和反復(fù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行工作,無需建立被控對象的數(shù)學(xué)模型。處理器通過紅外光電傳感器采集道路信息,根據(jù)算法分析小車與黑線的偏離情況,送出控制信號給舵機(jī)和電機(jī)驅(qū)動模塊,利用舵機(jī)與差速電機(jī)相互配合控制小車的轉(zhuǎn)角和速度,通過模糊控制算法的引入,移動監(jiān)控平臺在識別及跟蹤路徑方面,具備了良好的精確性、穩(wěn)定性及實(shí)時(shí)性。4、針對小車運(yùn)行過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題,本文在傳統(tǒng)PID控制基礎(chǔ)上改進(jìn)創(chuàng)新,提出了增量式PID控制、模糊PID算法及速度閉環(huán)控制對速度進(jìn)行優(yōu)化,對比傳統(tǒng)PID控制,通過Matlab仿真驗(yàn)證了速度控制中采用增量式PID控制及模糊PID控制的優(yōu)越性,具有控制精度高、響應(yīng)速度快等特性,速度控制算法的引入使得小車運(yùn)行過程快速、平穩(wěn)、高效。5、本文研制的移動監(jiān)控平臺在設(shè)計(jì)方案及算法思想上都進(jìn)行了創(chuàng)新,通過小車在黑線上的運(yùn)行狀態(tài)研究發(fā)現(xiàn),采用模糊算法的小車在路徑識別的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和速度控制上的性能都有了提高,說明設(shè)計(jì)的功能在相應(yīng)理論的支撐上基本實(shí)現(xiàn)。
【圖文】：

圖 2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖以Cortex-A8系列的ARM處理器s5pv210為控制芯片，在核心板上移植Linux操作系統(tǒng)，根據(jù)小車的功能編寫應(yīng)用程序。通過道路檢測模塊、測速模塊完成信息的采集，，處理器和存儲器用來處理接收到的信息，將控制算法寫入程序中，計(jì)

圖 2.2 Smart210 的硬件資源圖它是單核 CPU，具有良好的開發(fā)性能、功率效率強(qiáng)，運(yùn)行頻率可以在600MHz-1GHz 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。32/32 KB I/D Cache,512KB 的二級緩存（L2 Cache），滿足需要 2000 Dhrystone MIPS（每秒運(yùn)算 2 億條指令集）的性能優(yōu)化的消費(fèi)類應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP277

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2540092