發(fā)布時間：2017-07-13 18:05

  本文關(guān)鍵詞：狹小空間內(nèi)的全向移動平臺關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 全向移動平臺 Mecanum輪 減震機構(gòu) 模糊PID 聯(lián)合仿真 STM32

【摘要】：隨著移動機器人技術(shù)的發(fā)展,全向移動技術(shù)逐漸成熟,其中使用Mecanum輪技術(shù)的全向移動設(shè)備憑借運行穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點得到廣泛關(guān)注。Mecanum輪全向移動平臺具備平面運動的全部三個自由度,能大大提高傳統(tǒng)輪式設(shè)備的移動效率,特別適用于狹小作業(yè)空間。在物流、工業(yè)生產(chǎn)和服務業(yè)等多個領(lǐng)域具備極高的研究價值。本文以設(shè)計的全向移動平臺為研究對象,介紹了機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計過程,使用軟件聯(lián)合仿真加快了研發(fā)進度,在此基礎(chǔ)上制作了物理樣機并完成了測試。本文研究內(nèi)容主要如下:(1)對機械結(jié)構(gòu)進行了研究。推導了全向移動平臺的運動學模型,對機械結(jié)構(gòu)存在的輪組和地面接觸不充分的問題進行了優(yōu)化設(shè)計,提出了一種減震機構(gòu)。結(jié)合運動學結(jié)果分析了車身參數(shù)變化對運動精度的影響,以此為依據(jù)將設(shè)計的減震機構(gòu)引起的運動誤差保持在合理范圍內(nèi)。(2)設(shè)計了模糊PID控制器用于輪組協(xié)同控制。介紹了模糊PID控制器原理,分析了平臺的動力參數(shù)并進行了電機選型。在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了直流電機閉環(huán)控制系統(tǒng),仿真驗證了算法的合理性。(3)建立了ADAMS和MATLAB聯(lián)合仿真模型并進行了仿真實驗。本文詳細列寫了聯(lián)合仿真模型的建立過程,并完成了平臺典型運動狀態(tài)的仿真實驗,最后對實驗結(jié)果進行了分析。(4)完成了物理樣機機械本體制作和控制系統(tǒng)調(diào)試。文章描述了機械結(jié)構(gòu)的特點,介紹了電氣系統(tǒng)的總體方案,其中移動平臺基于STM32高性能單片機完成輪組閉環(huán)控制和人機交互,在上位PC機開發(fā)了基于VB.NET環(huán)境的控制軟件。最后通過物理樣機實驗對整個系統(tǒng)進行了性能測試。本文結(jié)合虛擬樣機仿真和實物樣機試驗的方法,對全向移動平臺的車身結(jié)構(gòu)和電控系統(tǒng)進行了較為深入的分析和優(yōu)化,對該類型全向運動裝置的大規(guī)模推廣具有廣泛的實用價值。
【關(guān)鍵詞】：全向移動平臺 Mecanum輪 減震機構(gòu) 模糊PID 聯(lián)合仿真 STM32
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 選題背景及意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應用情況14-18
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國內(nèi)外應用狀況16-18
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 全向移動平臺穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)設(shè)計20-32
• 2.1 Mecanum輪全向移動平臺運動分析20-25
• 2.1.1 Mecanum輪及其結(jié)構(gòu)特點20-21
• 2.1.2 全向移動平臺運動學分析21-24
• 2.1.3 全向運動平臺全向運動的實現(xiàn)24-25
• 2.2 全向移動平臺減震機構(gòu)設(shè)計25-31
• 2.2.1 減震機構(gòu)的必要性25-26
• 2.2.2 減震機構(gòu)對運動精度的影響26-28
• 2.2.3 減震機構(gòu)建模與分析28-30
• 2.2.4 減震機構(gòu)設(shè)計30-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第3章 平臺輪組的模糊PID控制器設(shè)計32-44
• 3.1 模糊PID控制器原理32-37
• 3.1.1 模糊控制器的結(jié)構(gòu)33-34
• 3.1.2 精確量的模糊化34
• 3.1.3 模糊推理34-35
• 3.1.4 解模糊35-36
• 3.1.5 數(shù)字PID控制器原理36-37
• 3.2 平臺動力參數(shù)分析和電機選型37-38
• 3.3 直流伺服系統(tǒng)設(shè)計和仿真38-40
• 3.4 四輪協(xié)同控制系統(tǒng)建模與仿真40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第4章 基于ADAMS和MATLAB的虛擬樣機聯(lián)合仿真44-54
• 4.1 全向移動平臺虛擬樣機的建立44-45
• 4.2 ADAMS和MATLAB聯(lián)合仿真模型的建立45-47
• 4.3 典型運動狀態(tài)的聯(lián)合仿真和實驗分析47-53
• 4.3.1 虛擬樣機縱向運動仿真47-48
• 4.3.2 虛擬樣機橫向運動仿真48-49
• 4.3.3 虛擬樣機斜 45°運動仿真49-50
• 4.3.4 虛擬樣機原地旋轉(zhuǎn)運動仿真50-51
• 4.3.5 仿真誤差分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 物理樣機設(shè)計和運動實驗分析54-72
• 5.1 機械本體設(shè)計54-55
• 5.2 電氣系統(tǒng)總體設(shè)計方案55-56
• 5.3 電氣系統(tǒng)硬件設(shè)計56-59
• 5.3.1 主控制器控制電路56-58
• 5.3.2 低壓報警電路設(shè)計58
• 5.3.3 無刷直流電機驅(qū)動電路58-59
• 5.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計59-63
• 5.4.1 軟件設(shè)計總體任務59-60
• 5.4.2 軟件運行流程圖60-61
• 5.4.3 主控制器程序設(shè)計61-62
• 5.4.4 上位PC機控制程序設(shè)計62-63
• 5.5 物理樣機實驗63-70
• 5.5.1 物理樣機展示63-64
• 5.5.2 實驗方法介紹64-67
• 5.5.3 典型運動實驗67-69
• 5.5.4 實驗總結(jié)和誤差來源分析69-70
• 5.6 本章小結(jié)70-72
• 第6章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72
• 6.2 不足與展望72-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀碩士學位期間所取得的研究成果77-78
• 致謝78

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本文編號：537848