遥控轮式诸元装定平台控制系统设计研究

论文摘要

遥控轮式诸元装定平台是一种轮式运载工具与机器人战士相结合的新概念机电一体化装置。它用于在灭火、反恐等行动中央持和运载灭火器、喷水枪、枪械、小型发射器等需要瞄准后遂行喷射或发射的器械至人员难以到达的场所,实施瞄准并完成喷射或射击任务。它实际是一种简易的机器人。本论文主要研究遥控轮式诸元装定平台的控制系统。该控制系统采用远程集中式控制方式,由远程主控计算机完成视频信号、测距信号和行进信号的接收和处理,并遥控底盘、诸元装定和CCD视频系统的驱动电路完成各自的运动。本控制系统采用了模块化设计思想,在移动平台上共有9个控制模块。在介绍了遥控轮式诸元装定平台的总体布局,分析了系统的机械动作的基础上,构建了控制系统的总体框架。对控制系统中的驱动、测距、视频和通信模块进行了功能说明,同时完成了各模块的分析设计,确立了各模块的技术方案。在此基础上对系统的驱动模块进行了具体的分析设计,完成了以AT89C51为核心的步进电动机驱动控制模块的硬件和软件设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 本课题的研究意义
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 2 总体设计
• 2.1 机械结构简介
• 2.1.1 总体布局
• 2.1.2 移动平台
• 2.1.3 诸元装定机构
• 2.1.4 视频机构
• 2.2 控制系统总体设计
• 2.3 功能模块分析
• 2.3.1 驱动模块
• 2.3.2 击发模块
• 2.3.3 测距模块
• 2.3.3.1 超声波测距传感器
• 2.3.3.2 微波测距传感器
• 2.3.3.3 激光测距传感器
• 2.3.3.4 测距模块的实现
• 2.3.4 无线视频模块
• 2.3.4.1 无线视频传输的主要难点问题
• 2.3.4.2 视频编码标准
• 2.3.4.3 适用于无线环境的视频编码技术
• 2.3.4.4 视频模块结构框架
• 2.3.5 通信模块
• 2.3.5.1 串行通信
• 2.3.5.2 无线通信
• 2.4 本章小结
• 3 驱动控制原理
• 3.1 执行电动机的选择
• 3.2 步进电动机的原理
• 3.2.1 步进电动机的工作原理
• 3.2.2 步进电动机的工作方式
• 3.3 步进电动机的数学模型
• 3.4 步进电动机的驱动
• 3.4.1 斩波恒流驱动
• 3.4.2 细分驱动
• 3.4.3 集成电路驱动
• 3.5 步进电动机的控制
• 3.5.1 串行控制
• 3.5.2 并行控制
• 3.6 本章小结
• 4 驱动模块设计
• 4.1 驱动模块硬件结构
• 4.2 驱动模块硬件设计
• 4.2.1 微处理器及存储器的配置
• 4.2.2 模块的通信接口
• 4.2.3 模块的驱动电路
• 4.3 硬件电路的抗干扰措施
• 4.3.1 干扰来源及影响
• 4.3.2 硬件抗干扰设计
• 4.4 驱动模块软件设计
• 4.4.1 步进电动机的位置控制
• 4.4.2 步进电动机的加、减速控制
• 4.5 本章小结
• 5 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录驱动模块电路图