基于ARM的物料翻整车仿真模型行驶系统设计

发布时间：2017-08-19 05:35

  本文关键词：基于ARM的物料翻整车仿真模型行驶系统设计

  更多相关文章： ARM 智能控制 最小二乘法 模糊控制 在线插值 Matlab仿真

【摘要】：随着科学技术的飞速发展,移动机器人的应用范围越来越广。而物料翻整车作为一种特殊应用的移动机器人在有机废物处理领域发挥着越来越重要的作用。但是,物料翻整车在方池形晾晒场内翻整物料时,由于其缺少智能行驶控制系统,造成了物料翻整不理想。针对这个问题,本论文采用智能小车对其进行仿真,设计了一套基于ARM的智能行驶控制系统。行驶控制系统的智能控制主要包括三个部分:直线行驶控制,平移控制,以及行驶过程中的车速控制。直线行驶过程中,加入模糊控制算法,保证小车沿平行于晾晒场左侧墙面的直线轨道行驶;当小车运行到距前方墙面距离小于安全平移距离时,加入模糊控制算法,使小车能准确地向右方平移出一个车宽的距离,进入到反向直线行驶控制。直线行驶和平移过程依次交替,确保了晾晒场每一个区域都能得到翻整。为了保证小车能够平稳有效地实现直线行驶控制和平移控制,还需对车速进行有效控制。论文首先分析了控制系统所要实现的功能,并在此基础上提出了一种基于人机交互的递阶控制体系;其次,设计了基于STM32F103RET6芯片的行驶控制系统硬件电路,其功能模块主要包括:运动控制模块、电子罗盘模块、距离测量模块、测速模块和无线通讯模块。再次,介绍了各个功能模块的软件设计,尤其在电子罗盘模块软件设计中详细阐述了运用最小二乘法对航向角进行修正;然后,对模糊控制进行了相关研究,重点探讨了模糊控制规则对模糊控制系统性能的影响。在分析、比较多种规则自调整模糊控制的基础上,提出了一种基于智能权函数法的在线插值模糊控制算法,并将其应用到小车的直线行驶、平移以及车速控制中,同时采用Matlab对其控制过程进行了仿真模拟;最后,设计了基于LabVIEW的远程监控平台,实现对整个系统运行参数的实时监测、小车运行轨迹的跟踪以及小车的远程控制。通过对整个系统的综合测试,验证了传感器数据的采集、处理,智能小车与上位机之间的数据通信以及行驶控制系统中的控制算法。
【关键词】：ARM 智能控制 最小二乘法 模糊控制 在线插值 Matlab仿真
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242;TH24
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 论文研究背景9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 论文研究目的及意义11
• 1.4 智能小车的关键技术11-12
• 1.5 论文研究的主要内容12-14
• 第二章 行驶控制系统总体方案设计14-18
• 2.1 智能小车行驶控制体系方案分析14
• 2.2 基于人机交互递阶式控制体系14-17
• 2.2.1 任务需求分析15-16
• 2.2.2 人机交互协助层16
• 2.2.3 慎思控制层16-17
• 2.2.4 行为反应层17
• 2.3 本章小结17-18
• 第三章 行驶控制系统硬件设计18-33
• 3.1 智能小车转向结构选择18
• 3.2 行驶控制系统硬件方案18-19
• 3.3 运动控制模块19-25
• 3.3.1 微处理器模块20-22
• 3.3.2 电机驱动模块22-24
• 3.3.3 舵机模块24-25
• 3.4 距离测量模块25-26
• 3.5 电子罗盘模块26-27
• 3.6 速度测量模块27-29
• 3.7 无线通信模块29-31
• 3.8 PCB板设计31-32
• 3.9 本章小结32-33
• 第四章 行驶控制系统软件设计33-48
• 4.1 软件开发工具介绍33
• 4.2 系统程序设计33-47
• 4.2.1 系统整体框图33-34
• 4.2.2 直流电机模块程序设计34-35
• 4.2.3 舵机模块程序设计35
• 4.2.4 距离检测模块程序设计35-36
• 4.2.5 速度测量模块程序设计36-37
• 4.2.6 电子罗盘模块软件设计37-43
• 4.2.7 无线通信模块软件设计43-46
• 4.2.8 看门狗程序设计46-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 路径规划48-77
• 5.1 模糊控制简介48-51
• 5.1.1 模糊控制器的结构设计48-49
• 5.1.2 精确量的模糊化49
• 5.1.3 模糊控制算法49-50
• 5.1.4 解模糊化50-51
• 5.2 控制规则可调整的模糊控制51-68
• 5.2.1 传统模糊控制器设计51-53
• 5.2.2 基于解析表达式的模糊数模型53-55
• 5.2.3 解析控制规则可调整的模糊控制55-60
• 5.2.4 改进的规则自调整模糊控制60-68
• 5.3 行驶控制系统模糊控制器设计68-76
• 5.3.1 基于智能权函数法的在线插值模糊控制的直线行驶控制68-71
• 5.3.2 基于智能权函数法的在线插值模糊控制的平移控制71-75
• 5.3.3 基于智能权函数法的在线插值模糊控制的速度控制75-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 上位机监控软件设计77-84
• 6.1 LabVIEW软件77
• 6.2 上位机监控软件77-83
• 6.2.1 用户登陆管理77-79
• 6.2.2 远程监控平台设计79-83
• 6.3 本章小结83-84
• 第七章 系统测试84-90
• 7.1 传感器数据采集、处理验证86-87
• 7.2 智能小车与上位机之间的数据通信验证87-88
• 7.3 路径规划中的控制算法验证88-89
• 7.4 本章小结89-90
• 第八章 总结与展望90-92
• 8.1 总结90-91
• 8.2 展望91-92
• 参考文献92-94
• 致谢94-95
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文95

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本文编号：699003