临场感遥控驾驶系统的设计与实现

论文摘要

移动机器人技术研究领域在现代科学技术中一直是多学科相互交叉相互渗透的前沿领域，对它的研究不仅具有深刻的理论价值，而且有广阔的应用前景。智能移动机器人作为机器人研究领域的一个重要分支，根据工作环境及应用领域的不同，又可以划分成室外移动机器人研究和室内移动机器人研究。控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学，随之发展起来的控制技术已广泛用于各种工业设备控制领域。考虑到整个智能移动机器人系统其实就是一个多层面的控制系统，对控制方法的选择直接决定了整个系统的功能和结构。结合整个系统的实际情况并经过反复探讨和验证，决定采用PID增量算法做为系统的控制算法，从而设计实现了室外移动机器人(自主陆地车辆)临场感遥控系统：云台天线的随动系统和方向盘力反馈系统。采用PID的增量算法主要是由于车体采用的执行机构为步进电机。因为对于PID增量算法，由于没有累加和项，不会出现积分饱和，避免了大的超调和振荡。但在增量算法中，可能出现比例和微分的饱和现象，使系统的动态过程变慢，为了抑制比例和微分饱和，可以采用积累补偿法。以往的系统监控软件是由多个软件来执行的，不利于数据统计和比较，因此重新设计和实现了新的监控软件。新监控软件的开发对系统的上位机和下位机模块分别做了具体的设计，其中包括主窗口显示、数据显示、状态切换及数据接收等各个模块，下位机与上位机之间采用串口通信。基于以上设计实现了室外移动机器人临场感遥控系统相对以往的系统，遥控驾驶速度更高，状态切换更快，适应路况更强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的背景、目的及意义
• 1.2 临场感技术
• 1.3 基于视觉的临场感遥控系统的组成
• 1.4 无缝隙切换技术
• 1.5 论文的研究重点及主要工作
• 1.5.1 论文研究的主要内容
• 1.5.2 论文完成的成果
• 1.5.3 技术指标
• 1.6 论文结构
• 第2章 视觉临场感遥控操作系统的分析
• 2.1 系统的结构和组成
• 2.2 遥控驾驶台的设计与实现
• 2.3 摄像机云台、投影机云台的设计与实现
• 2.4 颈关节测量装置的设计与实现
• 2.4.1 电磁罗盘方案
• 2.4.2 摄像机方案
• 2.4.3 精密电位器方案
• 2.5 数据的无线传输
• 2.6 计算机通信
• 2.7 系统状态的切换
• 2.8 指挥站监控系统的设计与实现
• 2.9 本章小结
• 第3章 移动指挥站天线云台、方向盘系统的分析
• 3.1 引言
• 3.2 GPS数据接收及坐标转换
• 3.3 磁罗盘测角
• 3.4 控制算法的选择
• 3.4.1 PID参数的选择
• 3.4.2 PID算法的参数整定
• 3.4.3 PID算法的抗干扰措施
• 3.4.4 模糊控制
• 3.5 方向盘力反馈设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 移动指挥站天线云台控制的实现
• 4.1 模糊 PID复合控制
• 4.1.1 模糊控制
• 4.1.2 PID控制
• 4.2 自调整模糊 PID控制
• 4.3 本章小结
• 第5章 移动指挥站系统软件的设计与实现
• 5.1 综述
• 5.1.1 移动指挥站（MCS）
• 5.1.2 移动机器人站（MRC）
• 5.2 设计目标
• 5.2.1 上位机软件的功能
• 5.2.2 下位机软件的功能
• 5.3 系统设计
• 5.3.1 软件的整体结构
• 5.3.2 数据显示
• 5.3.3 状态切换协议
• 5.3.4 系统的通信协议
• 5.4 系统实现
• 5.4.1 上位机软件的实现
• 5.4.2 下位机软件的实现
• 5.5 系统中类的描述
• 5.5.1 Cplatform类
• 5.5.2 磁罗盘类 Ccompass
• 5.5.3 GPS类 CGps
• 5.5.4 处理与机器人通讯数据转换的类 CRobot
• 5.5.5 处理与侦察计算机数据通讯交换的类 CScout
• 5.5.6 串口配置对话框类 CConfigCommPortDlg
• 5.5.7 编码/解码类 CRSCode
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文