AGV车载控制器设计与研究

发布时间：2022-07-14 20:13

　　本文针对工业生产需要,结合嵌入式技术、计算机技术和通信技术,设计了一种基于STM32的AGV车载控制器,实现AGV运动控制、电流电压采集和数据存储等功能,并解决了组网通信问题。根据控制系统要求,本文以STM32微处理器为控制核心进行控制系统设计。主要研究了 AGV控制系统的硬件实现方案和基于实时嵌入式系统的软件控制方案。论文主要工作内容如下:本文以AGV车载控制器为研究对象,针对AGV整车系统的功能、性能需求,确定车载系统总体设计方案和无线通信网络架构方案;围绕所选车载控制器芯片STM32F103VET6,制定控制器硬件总体设计方案,采用Aultium Designer10模块化设计电源稳压、数据采集、数据存储、网络通信等相关模块电路;基于RT-Thread实时操作系统分层、模块化完成底层硬件驱动程序设计;针对PID算法和模糊逻辑控制的不足,结合了两者的优点,研究直流电机模糊PID的控制策略,并运用MATLAB/Simulink模块对模糊PID系统和常规PID系统进行仿真对比,仿真结果表明模糊PID控制系统效果明显优于常规PID系统;根据RT-Thread系统的编程特点,设计系统、运动... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 AGV国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容
2 AGV系统总体方案设计
    2.1 AGV系统设计目标
        2.1.1 功能需求
        2.1.2 性能需求
    2.2 AGV系统整体结构设计
    2.3 AGV车载系统总体设计
        2.3.1 AGV车体参数
        2.3.2 导引方式
        2.3.3 直流电机数学模型的建立
    2.4 AGV控制系统总体安排
    2.5 无线通信网络架构设计方案
        2.5.1 无线通信技术选择
        2.5.2 WLAN网络拓扑结构选择
        2.5.3 WLAN硬件选择
    2.6 本章小结
3 AGV车载控制器硬件设计
    3.1 硬总体设计方案
    3.2 MCU最小系统电路设计
    3.3 控制器各功能模块电路设计
        3.3.1 电源稳压模块电路设计
        3.3.2 电流采集电压检测及过流保护电路设计
        3.3.3 USB转串口通信电路设计
        3.3.4 直流电机驱动模块电路设计
        3.3.5 雷达数据与车速采集电路设计
        3.3.6 数据存储模块电路设计
        3.3.7 以太网通信电路设计
    3.4 PCB板设计
    3.5 本章小结
4 AGV车载控制器软件设计
    4.1 RT-Thread嵌入式实时操作系统
        4.1.1 前后台系统与RTOS的比较
        4.1.2 RT-Thread简介
        4.1.3 RT-Thread移植
        4.1.4 系统软件层次分析
    4.2 控制器驱动层软件设计
        4.2.1 车速采集
        4.2.2 电流电压采集
        4.2.3 数据存储
    4.3 直流电机模糊PID控制策略
        4.3.1 PID控制算法
        4.3.2 模糊PID算法
        4.3.3 模糊PID算法基于MATLAB控制仿真
        4.3.4 仿真结果分析
    4.4 应用层线程设计
        4.4.1 线程框架
        4.4.2 系统线程
        4.4.3 运动控制算法线程
    4.5 本章小结
5 AGV车载通讯系统研究
    5.1 Lw IP与 Modbus/TCP
        5.1.1 LwIP处理
        5.1.2 Modbus/TCP处理
        5.1.3 RT-thread中的Lw IP
        5.1.4 软件模块的整合
    5.2 AGV车载通讯系统数据包协议设计
    5.3 本章小结
6 AGV车载控制系统实验
    6.1 AGV实验样机搭建
    6.2 电流电压数据采集实验
    6.3 电机速度控制模块调试
    6.4 AGV车载通讯模块调试
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3661802