论文题目: 基于多DSP的智能机器人运动控制系统的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 系统工程
作者: 于金鹏
导师: 田新诚
关键词: 机器人,数字信号处理器,运动控制,智能控制
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 开始于20世纪40年代的现代机器人技术是当前自动化领域的研究热点之一,其中智能移动机器人以其在服务、人工智能等领域的价值而受到重视。本文重点研究了基于TMS320LF2407A DSP控制器的智能移动机器人控制系统。主要研究内容包括: (1) 分析了国内外移动机器人的研究现状、课题提出的目的和意义,指出采用体积更小、功能更强的DSP作为控制器是发展当前国内移动机器人趋势。 (2) 智能机器人控制系统体系结构研究:系统采用多CPU分布式体系结构,将控制系统按功能划分为3个智能模块,每个模块有各自的CPU,可以自主决策,模块之间相互协调协作,使智能机器人能不断的感知周围的环境信息,随时调整车体安全行驶并执行相应的动作与操作,实现对智能机器人的控制。 (3) 控制系统设计与开发:设计了基于TMS320LF2407ADSP芯片的机器人控制系统,实现了机器人障碍距离信息检测、机器人运动控制、运动位置速度信息的检测与控制等。开发了基于HCTL—2020解码芯片的正交编码信号检测接口、机器人控制器之间以及与上位机之间的高速CAN总线接口以及超声波传感器信息检测接口,建立了较为完善的智能机器人控制系统平台。 (4) 运动控制算法研究:研究了运动控制系统的PID控制及其改进算法。采用人工智能理论,研究了单神经元自适应PID控制算法和机器人运动系统参数的在线调整及自适应问题。 采用多DSP的分布式体系结构的智能机器人控制系统简化了系统的设计与开发,有利于实现复杂的实时性智能控制任务。课题建立了较为完善的智能机器人控制系统平台,为深入研究智能机器人控制系统打下了良好的基础。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 课题提出的目的和意义
1．3 课题的研究内容
第二章 基于多DSP的智能机器人控制系统总体设计
2．1 驱动电机的选用
2．2 控制器的选用
2．3 智能机器人控制系统的总体设计
2．3．1 分布式的体系结构
2．3．2 多DSP智能机器人运动控制系统设计
第三章 智能机器人控制系统的设计与实现
3．1 电源设计
3．2 晶体振荡接口电路
3．3 TMS320LF2407A的存储器扩展
3．3．1 存储器芯片
3．3．2 存储器扩展
3．4 运动控制系统的设计
3．4．1 数模转换(DAC)模块
3．4．2 电机位置、速度信息检测
3．4．3 正交编码器脉冲电路(QEP)
3．4．4 正交脉冲信号解码芯片HCTL-2020
3．4．5 正交编码器脉冲信号检测
3．5 智能机器人运动控制系统软件设计
第四章 智能移动机器人外部环境信息的获取与处理
4．1 超声波传感器在机器人避障中的应用
4．1．1 用于智能移动机器人避障的传感器
4．1．2 使用超声波传感器获取外部环境信息
4．1．3 超声波传感器的布置
4．2 环境信息检测系统的设计
4．2．1 DSP模数转换(ADC)模块
4．2．2 环境信息的检测
4．2．3 环境信息检测系统的数据处理
4．2．4 环境信息检测系统的软件设计
4．2．5 超声波传感器获取数据的误差分析
第五章 智能机器人运动控制系统的通讯接口
5．1 串行通讯接口RS232、422、485
5．1．1 RS232标准
5．1．2 LF2407A DSP的串行通讯接口SCI
5．1．3 RS422/RS485通讯接口
5．1．4 智能机器人运动控制系统与上位机通讯接口
5．1．5 智能机器人运动控制系统串行通讯软件设计
5．2 控制器局域网络CAN总线技术
5．2．1 CAN总线的主要特性
5．2．2 LF2407A DSP CAN控制器
5．2．3 LF2407A DSP CAN接口硬件电路
5．2．4 LF2407A DSP CAN接口软件设计
第六章 智能机器人运动控制算法研究
6．1 传统的PID及其改进控制算法
6．1．1 PID控制算法
6．1．2 PID改进算法及其在运动控制中的应用
6．2 神经元自适应PID控制
6．2．1 人工神经网络特点与神经元模型
6．2．2 神经元自适应PID控制
第七章 总结和展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士学位期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2005-10-17
参考文献
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