基于STM32的可定位智能轮椅控制器设计
发布时间：2020-12-18 04:00
随着社会科技文明的发展,生活水平的提高,医疗设施水平的进步,人们的平均寿命得以延长,由此人口老龄化的问题也日益明显。年龄过大会导致手脚不便而丧失行动能力,这使他们需要作为康复医疗设备的轮椅的帮助去回到正常生活。普通手摇式轮椅不适合老年人和残障人士的远距离出行,所以电动智能轮椅的研发非常重要。市场上的电动智能轮椅多以有刷直流电机作为执行器,而无刷电机相比有刷电机有效率高、使用寿命长、电磁干扰小和结构轻便等突出优点,研发以无刷直流电机为执行器的电动轮椅非常重要。电动轮椅是为了让行动不便的人远距离出行,监护人不一定能时刻跟随照顾,所以轮椅的具体位置信息对照看人来说非常重要。最好是监护人能主动获取轮椅的位置而不需要轮椅使用人的任何操作,这样监护人才能更加放心。本文的研究内容主要如下:(1)针对智能轮椅主动轮中两个无刷直流电机设计一款控制器,能同时驱动两路电机,让智能轮椅实现基本的行驶功能。为方便以后功能的拓展,对电机的控制方法完全集成在单片机控制器里,而非直接用现成的无刷电机控制模块。控制驱动器的设计包括硬件设计制作和软件程序驱动开发,具体的电机驱动硬件电路中包含的各个模块做了详细介绍。(2)...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 智能轮椅功能划分
1.3 智能轮椅研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 智能轮椅控制系统总体方案设计
2.1 智能轮椅控制系统总体功能分析
2.2 轮椅电机
2.3 轮椅电机控制方法
2.4 轮椅电机驱动器
2.5 控制器芯片
2.6 定位和通信模块
2.7 监护人手机程序
2.8 控制系统总体方案设计
2.9 本章小结
第3章 可定位智能轮椅控制系统硬件设计
3.1 控制器主控芯片电路设计
3.2 控制器电源电路设计
3.3 MT17无刷直流电机控制电路设计
3.3.1 MT17无刷直流电机驱动原理
3.3.2 MT17无刷直流电机驱动电路
3.4 控制器电流检测电路
3.5 SIM808定位通信模块电路
3.6 本章小结
第4章 可定位智能轮椅控制系统软件设计
4.1 STM32软件开发环境概述
4.2 智能轮椅控制系统程序结构设计
4.2.1 智能轮椅电机驱动程序结构
4.2.2 SIM808定位通信模块驱动程序结构
4.2.3 轮椅位置获取并查看的程序结构
4.3 智能轮椅电机控制部分程序实现
4.3.1 智能轮椅电机转速控制程序实现
4.4 SIM808定位通信程序实现
4.5 监护人手机获取轮椅位置与地图显示程序实现
4.5.1 发送短信命令程序
4.5.2 接收短信并读取内容程序
4.5.3 地图位置显示程序
4.6 本章小结
第5章 智能轮椅的速度控制算法研究
5.1 PID控制方法
5.1.1 PID控制原理简介
5.1.2 位置式PID算法
5.1.3 增量式PID算法
5.2 模糊PID控制方法
5.2.1 自适应模糊PID控制结构
5.2.2 模糊控制器介绍
5.3 无刷直流电机速度控制的Matlab/Simulink仿真
5.3.1 无刷直流电机数学模型
5.3.2 无刷直流电机速度控制方式
5.3.3 无刷直流电机PI控制系统仿真模型搭建
5.3.4 模糊自整定PI仿真模型搭建
5.3.5 仿真结果与速度控制要求对比分析
5.4 智能轮椅速度控制实验
5.4.1 PI控制C程序实现
5.4.2 模糊自整定PI控制C程序实现
5.4.3 轮椅速度控制实验方法
5.4.4 轮椅速度控制实验结果
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
附录A SIM808定位关键程序
附录B 模糊PI控制DKP和DKI求算的C程序
附录C 轮椅实验存储器数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊自适应PID控制的直流电机调速系统[J]. 冉华军,李健,牟书丹. 通信电源技术. 2017(01)
[2]针对儿童安全及姿态的可穿戴设备设计[J]. 王焮灏,程永强. 电视技术. 2016(11)
[3]基于SIM808的CAN总线监控和维护终端[J]. 李起伟. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(07)
[4]一种基于IR2110的无刷直流电机驱动器设计[J]. 徐文博,顾永刚,翟超. 工业控制计算机. 2016(06)
[5]基于Matlab/Simulink的模糊PID控制的异步电机矢量控制系统仿真[J]. 王翀,仝永臣. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2015(06)
[6]基于STM32的智能小车[J]. 王露,邓豪. 中国科技信息. 2015(01)
[7]基于Android的智能轮椅设计与实现[J]. 林向南,何岭松. 电子设计工程. 2014(19)
[8]电动轮椅的双轮毂无刷直流电机协调控制方法[J]. 杨鹏,王靖宇,柳倩,李练兵. 微电机. 2014(09)
[9]基于变速积分的无刷直流电机PID控制系统[J]. 徐坤,周子昂,吴定允,李向东. 成都大学学报(自然科学版). 2014(02)
[10]MATLAB下BP PID控制器的C实现[J]. 杨永迪. 科技风. 2014(09)
硕士论文
[1]基于STM32的无刷直流电机控制系统设计及仿真研究[D]. 王国宇.广西师范大学 2016
[2]基于DSP和ARM的智能越障爬楼轮椅驱动控制系统研究与开发[D]. 李华.重庆大学 2015
[3]基于DSP智能轮椅控制系统的研究与开发[D]. 赵新全.重庆大学 2014
[4]基于STM32的智能轮椅控制器的设计与实现[D]. 宫鹏.山东大学 2014
[5]智能轮椅的控制系统研究[D]. 曲直.哈尔滨工程大学 2012
[6]智能轮椅控制系统研究与设计[D]. 郝付英.山东大学 2012
[7]基于DSP的智能轮椅无刷直流电机驱动控制系统设计[D]. 董冉.河南理工大学 2012
[8]高效无刷直流电机控制系统的设计与研究[D]. 杨奎滨.沈阳工业大学 2012
[9]基于DSP的无位置传感器BLDCM控制策略研究与实现[D]. 易磊.东华大学 2009
本文编号：2923312
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 智能轮椅功能划分
1.3 智能轮椅研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 智能轮椅控制系统总体方案设计
2.1 智能轮椅控制系统总体功能分析
2.2 轮椅电机
2.3 轮椅电机控制方法
2.4 轮椅电机驱动器
2.5 控制器芯片
2.6 定位和通信模块
2.7 监护人手机程序
2.8 控制系统总体方案设计
2.9 本章小结
第3章 可定位智能轮椅控制系统硬件设计
3.1 控制器主控芯片电路设计
3.2 控制器电源电路设计
3.3 MT17无刷直流电机控制电路设计
3.3.1 MT17无刷直流电机驱动原理
3.3.2 MT17无刷直流电机驱动电路
3.4 控制器电流检测电路
3.5 SIM808定位通信模块电路
3.6 本章小结
第4章 可定位智能轮椅控制系统软件设计
4.1 STM32软件开发环境概述
4.2 智能轮椅控制系统程序结构设计
4.2.1 智能轮椅电机驱动程序结构
4.2.2 SIM808定位通信模块驱动程序结构
4.2.3 轮椅位置获取并查看的程序结构
4.3 智能轮椅电机控制部分程序实现
4.3.1 智能轮椅电机转速控制程序实现
4.4 SIM808定位通信程序实现
4.5 监护人手机获取轮椅位置与地图显示程序实现
4.5.1 发送短信命令程序
4.5.2 接收短信并读取内容程序
4.5.3 地图位置显示程序
4.6 本章小结
第5章 智能轮椅的速度控制算法研究
5.1 PID控制方法
5.1.1 PID控制原理简介
5.1.2 位置式PID算法
5.1.3 增量式PID算法
5.2 模糊PID控制方法
5.2.1 自适应模糊PID控制结构
5.2.2 模糊控制器介绍
5.3 无刷直流电机速度控制的Matlab/Simulink仿真
5.3.1 无刷直流电机数学模型
5.3.2 无刷直流电机速度控制方式
5.3.3 无刷直流电机PI控制系统仿真模型搭建
5.3.4 模糊自整定PI仿真模型搭建
5.3.5 仿真结果与速度控制要求对比分析
5.4 智能轮椅速度控制实验
5.4.1 PI控制C程序实现
5.4.2 模糊自整定PI控制C程序实现
5.4.3 轮椅速度控制实验方法
5.4.4 轮椅速度控制实验结果
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
附录A SIM808定位关键程序
附录B 模糊PI控制DKP和DKI求算的C程序
附录C 轮椅实验存储器数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊自适应PID控制的直流电机调速系统[J]. 冉华军,李健,牟书丹. 通信电源技术. 2017(01)
[2]针对儿童安全及姿态的可穿戴设备设计[J]. 王焮灏,程永强. 电视技术. 2016(11)
[3]基于SIM808的CAN总线监控和维护终端[J]. 李起伟. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(07)
[4]一种基于IR2110的无刷直流电机驱动器设计[J]. 徐文博,顾永刚,翟超. 工业控制计算机. 2016(06)
[5]基于Matlab/Simulink的模糊PID控制的异步电机矢量控制系统仿真[J]. 王翀,仝永臣. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2015(06)
[6]基于STM32的智能小车[J]. 王露,邓豪. 中国科技信息. 2015(01)
[7]基于Android的智能轮椅设计与实现[J]. 林向南,何岭松. 电子设计工程. 2014(19)
[8]电动轮椅的双轮毂无刷直流电机协调控制方法[J]. 杨鹏,王靖宇,柳倩,李练兵. 微电机. 2014(09)
[9]基于变速积分的无刷直流电机PID控制系统[J]. 徐坤,周子昂,吴定允,李向东. 成都大学学报(自然科学版). 2014(02)
[10]MATLAB下BP PID控制器的C实现[J]. 杨永迪. 科技风. 2014(09)
硕士论文
[1]基于STM32的无刷直流电机控制系统设计及仿真研究[D]. 王国宇.广西师范大学 2016
[2]基于DSP和ARM的智能越障爬楼轮椅驱动控制系统研究与开发[D]. 李华.重庆大学 2015
[3]基于DSP智能轮椅控制系统的研究与开发[D]. 赵新全.重庆大学 2014
[4]基于STM32的智能轮椅控制器的设计与实现[D]. 宫鹏.山东大学 2014
[5]智能轮椅的控制系统研究[D]. 曲直.哈尔滨工程大学 2012
[6]智能轮椅控制系统研究与设计[D]. 郝付英.山东大学 2012
[7]基于DSP的智能轮椅无刷直流电机驱动控制系统设计[D]. 董冉.河南理工大学 2012
[8]高效无刷直流电机控制系统的设计与研究[D]. 杨奎滨.沈阳工业大学 2012
[9]基于DSP的无位置传感器BLDCM控制策略研究与实现[D]. 易磊.东华大学 2009
本文编号：2923312
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/2923312.html
