碼垛機(jī)器人作為工業(yè)生產(chǎn)中重要的搬運(yùn)工具,極大地提高了生產(chǎn)效率,而運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是其最核心的部分。ARM處理器具有成本低、功耗低、運(yùn)行速度快和外部資源豐富等優(yōu)點(diǎn),而FPGA處理器具有數(shù)據(jù)處理速度快、可實(shí)時(shí)在線編程和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。為了克服傳統(tǒng)碼垛機(jī)器人控制精度低和運(yùn)行效率不高等缺點(diǎn),對(duì)基于ARM+FPGA的碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)展開(kāi)研究,對(duì)推動(dòng)碼垛機(jī)器人技術(shù)向前發(fā)展有著重大意義。本文將圓柱坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人作為研究對(duì)象,并根據(jù)它的機(jī)械結(jié)構(gòu)和作業(yè)要求,選取ARM和FPGA作為硬件平臺(tái),構(gòu)建以ARM+FPGA為核心的碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),采用模糊PID位置控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)組的協(xié)同控制。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）對(duì)比了幾種碼垛機(jī)器人的控制系統(tǒng)框架,結(jié)合圓柱坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制要求,構(gòu)建了一種以ARM和FPGA為控制核心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),并采用模糊PID位置控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)組的協(xié)同控制。在控制系統(tǒng)中,ARM主要負(fù)責(zé)通訊處理,電機(jī)加減速計(jì)算,而FPGA的任務(wù)主要是對(duì)伺服電機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。（2）針對(duì)ARM+FPGA的碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方案,對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)模型進(jìn)行了推導(dǎo)... 

【文章來(lái)源】：湖南工業(yè)大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 碼垛機(jī)器人的控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究工作及其結(jié)構(gòu)
第二章 碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 幾種運(yùn)動(dòng)控制方案比較
    2.2 碼垛機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)
    2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
        2.3.1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.2 伺服電機(jī)控制器設(shè)計(jì)
    2.4 系統(tǒng)軟硬件選擇
        2.4.1 ARM簡(jiǎn)介與選型
        2.4.2 FPGA簡(jiǎn)介與選型
        2.4.3 ARM系統(tǒng)操作系統(tǒng)的選擇
    2.5 本章小結(jié)
第三章 模糊PID位置控制器模型及仿真
    3.1 PID控制
        3.1.1 PID控制原理
        3.1.2 數(shù)字PID控制原理
        3.1.3 PID控制器參數(shù)整定
    3.2 伺服電機(jī)控制器設(shè)計(jì)
        3.2.1 電流環(huán)PI控制器的設(shè)計(jì)
        3.2.2 速度環(huán)PI控制器的設(shè)計(jì)
        3.2.3 位置環(huán)控制器的設(shè)計(jì)
    3.3 模糊控制
    3.4 模糊PID位置控制器設(shè)計(jì)
        3.4.1 模糊PID設(shè)計(jì)原理
        3.4.2 模糊PID控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.4.3 控制器輸入輸出的確定
        3.4.4 確定各變量的量化等級(jí)、模糊子集以及隸屬度函數(shù)
        3.4.5 確立模糊控制規(guī)則和模糊推理
        3.4.6 解模糊化
    3.5 模糊PID控制的MATLAB仿真
    3.6 本章小結(jié)
第四章 模糊PID位置控制器的FPGA設(shè)計(jì)
    4.1 FPGA的設(shè)計(jì)流程
    4.2 模糊PID位置控制器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 誤差生成模塊
        4.2.2 模糊量化與地址生成模塊
        4.2.3 查表生成模塊
        4.2.4 查表輸出模塊
        4.2.5 參數(shù)處理模塊
        4.2.6 PID運(yùn)算模塊
        4.2.7 模糊PID控制器整體測(cè)試
    4.3 本章小結(jié)
第五章 ARM微處理器管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.1 控制系統(tǒng)QT界面設(shè)計(jì)
    5.2 ARM與 FPGA接口設(shè)計(jì)
    5.3 加減速模塊的設(shè)計(jì)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間主要研究成果
致謝



本文編號(hào)：2944532