嵌入式智能机器人平台研究摘 要：针对传统工业机器人采用的封闭式结构的局限性，在WindowsCE．NET系统基础上，通过剪裁定制 ，去 除冗余的功能，搭建嵌入式智能机器人平台．该智能机器人系统具有移动机器人需要的主要感知模块，并有丰富的 运动控制接口及驱动模块．同时 ，设计了多传感器数据融合 、轨迹规划、运动控制、无线网络通信 、图形人机界面等智 能机器人的测试软件和应用模块．该智能机器人平台具有模块化、易扩展、可移植、可定制、硬件体积小、功耗低、实 时性强、可靠性高等优点． 关键词：智能机器人平台；WindowsCE．NET；实时控制；自主机器人；双目视觉；语音识别引言(Introduction) 随着计算机技术 的快 速发展 ，机器 人技术也得 到了飞速发展．然而 ，现有机器人系统在硬件 和软件 开发方面虽然已经趋于成熟，但依然存在一些问题． 它们的硬件多是专用的，软件系统也多采用 Windows 2000或者 WindowsXP系统…．这些机器人系统 主要 存在以下一些缺点 ： (1)系统的实时性差．机器人控制系统是一个实 时性要求非常高的控制系统，作为一般桌面应用的 Windows和 Linux操作系统很难达到高实时性的要 求． ． (2)开放性 以及扩展性差．常见的机器人控制系 统存在的一个 问题就是 系统 的冗余大、开放性扩展 基金项 目：国家 自然科学基金 资助项 目(60475036) 收稿 日期 ：2005—05—16 性差，系统适用于特定的应用 ，不便于在硬件和软件 上进行扩展和剪裁． (3)软件的独立性差．软件结构及其逻辑结构依 赖于处理器硬件 ，难以在不同的系统 间移植． (4)缺少友好的人机交互界面． 2 系统概述(System description) 为促进当前智能机器人研究和应用，迫切需要 开发“具有开放式结构 的、模块化 、标准化 的嵌 入式 智能机器人平台”．这种智能机器人平台具
上传时间： 2022-02-12
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一台数控机床的先进程度衡量着一个国家制造业的先进水平，而数控机床最核心的部分就是数控机床控制系统。近年出现的ARM数入式系统具有硬件资源丰富、性能好、成本低和功耗低等优点，FPGA技术具有可重复编程、在线升级、实时性好、可靠性高等优点。为了克服传统的数控机床成本高、控制精度低、实时性差，可靠性低等缺点，研究基于ARM+FPGA架构的新型数控机床系统，具有重要的社会经济意义和重大的经济价值本文以数控机床为工程背景，以何服电机PMSM为具体对象以ARM+FPGA作为数控系统的实现平台，从提高何服系统位置环控制的自适应能力，提高位置环、速度环和电流环等复杂运算的处理速度，提高系统管理与控制程序开发的简单性、界面的美观性等方面开展了深入的研究。其主要研究工作和结论如下：（1）在对比分析了几种控制系统架构基础上，提出了一种基于ARM+FPGA的数控机床自适应模糊控制何服系统的设计方案。该系统采用以ARM作为系统主控与运动轨迹计算芯片，FPGA作为何服系统运动控制芯片，而其中的FPGA运动控制系统包括自适应位置控制模块、速度控制模块、电流变换模块三大部分（2）针对提出的 ARM+FPGA的数控机床自适应模糊控制何服系统的设计方案，进行了有关数学模型的建立占推导，并借助MATLAB工具建立系统仿真模型进行仿真。系统仿真结果表明，该系统位置响应超调量小，响应时间短，系统性能优越（3）为了提高运动控制的实时性、可靠性、灵活度，根据运动控制系统的模型，提出了一种FPGA实现的运行控制系统的结构，井详细进行了自适应位置控制模块、速度控制模块、电流变换模块等内部各模块的设计，之后利用HDL进行了有关模块的程序设计和PGA实现仿真（4）针对基于ARM微处理器的主挖与运动轨迹计算系统，进行了系统控制界面的设计，FPGA与ARM芯片、FPGA与上位机等通信程序设计，进行了运动控制中加减速、插补方法的分析与设计关键字：数控机床：水磁同步电机：自适应模糊控制：ARM:FPGA
上传时间： 2022-03-11
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随着近年来传动系统的发展，多电机传动已被越来越广泛地应用于各种领域中。为了提高多电机传动系统的动态和稳态性能，以及满足一些特定系统对于多电机精确同步的要求，多电机同步控制方法的研究也变得越来越重要。目前，有许多方法用来研究多电机同步控制策略，本文采用的是偏差耦合控制方法，利用模糊PID作为速度同步补偿器的控制算法，使用遗传算法来整定PID的参数范围，解决了多电机同步控制系统中多电机速度的同步控制问题。本文首先分析了多电机同步控制的原理及其特点，根据偏差耦合控制策略的优点，确立了基于模糊PID补偿器的多电机同步控制策略，提出了模糊PID补偿器的设计方法。其次，利用罗克韦尔实验室现有的设备，构造了一个与生产现场类似的试验环境，设计了电机同步控制系统的实验平台。在单个永磁同步电动机调速系统的基础上，实现了多电机同步控制。基于实验平台，分别对硬件和软件部分进行了设计，其中包括控制系统网络的组建和硬件连线的设计和对运动控制模块进行组态以及运动控制梯形图的编制。根据本文设计的多电机同步控制方法在保证系统具有优良抗干扰性能的同时，使系统获得了较好的跟随性能及同步跟踪精度。经过Matlab的仿真以及实验结果说明了本文设计的控制算法的有效性和实用性。最后，总结了所做的研究工作，并对多电机同步控制系统中存在的其它问题进行了简单的分析，以及对未来研究方向进行了阐述。关键词：多电机同步控制；：模糊PID；遗传算法；永磁同步电动机；偏差耦合控制
标签： 模糊PID补偿器
上传时间： 2022-06-18
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在本书中，主要介绍两方面的内容。在第1章至第7章中，介绍了遗传算法的一些理论问题，以及我们在遗传算法研究中的一些成果。主要介绍遗传算法的基本原理和它的改进方法；研究了遗传算法收敛性定义和统一数学描述，收敛速度，最优保留遗传算法及其收敛性；研究了遗传算法种群多样性的问题；把模糊理论用于遗传算法的研究中，进行了模糊遗传算法研究；还对综合改进遗传算法进行了研究。在第8章和第9章中，介绍了遗传算法的应用问题。主要介绍遗传算法在舰船横摇动的模糊建模中的应用；遗传算法在舰船减摇鳍控制器优化设计中的应用。虽然书中以舰船为对象，针对舰船横摇运动建模的不确定性和非线性问题，进行了舰船横摇运动的模糊建模和减摇鳍控制器优化设计，但是这种方法也可以应用到其他具有不确定性和非线性系统的建模和控制系统设计中去。
上传时间： 2022-07-10
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本文论述了车载仪表系统的发展,对新型的车载仪表用步进电机驱动控制技术和基于现场总线通信协议的车载仪表技术进行了深入的研究,并在此基础上开发了基于GDIC的车载仪表用步进电机驱动控制平台,搭建了基于CAN总线的车载仪表通讯系统.在仪表用步进电机控制测试平台中,系统选用MC33991实现步进电机驱动控制,通过SPI通讯协议完成和主处理器之间的数据传输,采用∑-△ ADC方案检测EMF从而实现电机整步位置的判断.本文介绍了基于CAN总线的车载仪表通信系统,阐述了构成该系统的硬件设计、软件设计.
上传时间： 2013-04-24
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直接转矩控制技术在电力机车牵引、汽车工业以及家用电器等工业控制领域得到了广泛的应用。在运动控制系统中，直接转矩控制作为一种新型的交流调速技术，其控制思想新颖、控制结构简单、控制手段直接、转矩响应迅速，正在运动控制领域中发挥着巨大的作用。虽然直接转矩控制的优势是矢量控制所不能实现的，但是直接转矩控制依然存在一系列不能忽视的问题。直接转矩控制采用两点式转矩和磁链滞环控制器，使转矩和磁链被控制在给定值的一定范围以内，这种控制方法不可避免地带来电机输出转矩脉动过大和逆变器开关频率不恒定等问题。直接转矩控制采用定子磁链定向，只用便于测量的定子电阻来估计定子磁链，这样在低速运行时会带来磁链估计的误差。虽然在全速范围内估计定子磁链运用低速时采用的电流-转速模型和高速时采用的电压-电流模型的合成模型，即电压-转速模型，然而两种模型的平滑切换又是一个新的问题。直接转矩控制在基频以下调速的理论和应用已经实现，在基频以上的弱磁调速范围内的理论和应用还需要进一步的研究。 为了解决这些问题，本文针对异步电动机在两相静止坐标系下的数学模型，对传统直接转矩控制系统和两种改进的直接转矩控制系统进行了研究。在传统直接转矩控制系统中，详细讨论了定子磁链估计的三种基本模型，设计了定子磁链估计的加权模型，使电机在全速运行的范围内都能够得到准确的定子磁链。针对转矩脉动过大和逆变器开关频率不恒定的问题，本文设计了两种改进的直接转矩控制系统。在基于占空比控制的直接转矩控制系统中，通过对一个采样周期内非零电压矢量作用时间占采样周期的占空比的优化，解决了转矩脉动过大的问题；在一个采样周期内，从非零电压矢量到零电压矢量的转换只有一次，实现了开关频率的恒定。在基于滑模变结构的直接转矩控制系统中，本文设计了转矩和磁链滑模变结构控制器代替传统直接转矩控制系统中的转矩和磁链滞环控制器；运用空间矢量脉宽调制技术，实现了开关频率的恒定。本文把传统直接转矩控制系统和两种改进的直接转矩控制系统扩展到基频以上的弱磁范围内的异步电动机调速系统中，对其进行了相关研究。 为了验证上述各种控制系统的正确性和有效性，本文采用Matlab/Simulink仿真软件对其进行了仿真验证。针对传统直接转矩控制系统，对定子磁链估计的加权模型进行了仿真验证。仿真结果表明所设计的定子磁链的加权模型能够在电机运行的全速范围内准确地估计定子磁链。针对基于占空比控制的直接转矩控制系统和基于滑模变结构的直接转矩控制系统，本文分别对负载转矩有扰动和无扰动、给定转速为恒定值和不为恒定值四种情况进行了仿真验证，并分别和传统直接转矩控制系统的仿真结果进行了对比。仿真结果表明，两种改进的直接转矩控制系统均能有效的减小转矩脉动和转速的稳态误差。针对电机运行在基频以上的弱磁调速情形，本文运用三种不同的直接转矩控制方法分别进行了仿真验证。仿真结果表明，两种改进的直接转矩控制系统在弱磁调速范围内依然优于传统直接转矩控制系统，依然能够减小转矩脉动和转速的稳态误差。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：253189838
电线电缆是国家经济建设的一项重要的产业，在铁路通信中，皮泡皮通信电缆因为其具有与其它电缆相同性能的情况下，直径小、成本低、重量轻的特点，得到了人们的青睐。而在单线挤塑机中的温度控制直接影响电缆的性能质量。温度控制的可靠与否及其控制精度的高低己成为决定产品质量的关键，温度控制也成为生产工艺的重要组成部分。在工艺控制当中，应尽量减小其超调量、波动、响应时间和偏差，这对产品的质量，产量和原料的节省都是及其重要的。 本文主要针对挤塑机的温度这个参数进行控制。全文主要包括以下几个部分：首先分析了传统PID、和模糊控制的优缺点。在此基础上，系统选用了模糊自适应PID控制算法。在硬件方面，在分析了系统控制对象的基础上，以LPC2131为控制核心，运用MAX6675采集温度、LCD和键盘作为人机交换平台、以PWM方式对固体继电器进行控制。软件方面，在ARM的集成开发环境AD1.2下，利用C语言，进行了软件的设计与调试，实现了硬件的配置和整体控制系统的所有功能。同时也实现了用Modbus协议与PC机通讯的下位机部分程序，并运用串口调试助手V2.2测试了其功能性。另外论文详细的给出了控制平台的各个功能程序模块软件流程。通过在实验室对系统进行了模拟实验，该控制平台运行稳定，可靠，实现了预期的功能，证明了将模糊PID算法引入挤塑机温度控制系统当中，改善了系统的控制效果，具有更好的鲁棒性和自适应能力。
上传时间： 2013-05-23
上传用户：skhlm
高压变频调速技术节能效果显著，多电平逆变器是其常用的一种电路拓扑形式。三电平逆变器能降低功率器件耐压要求、降低谐波含量，普遍地采用电压空间矢量脉宽调制的控制策略。将DSP数字控制技术应用于三电平逆变器不仅简化了系统的硬件结构，提高系统性能，还可以实现系统的优化控制。 本文首先简要介绍了三电平逆变器的拓扑结构和控制策略，并阐述了二极管箝位式三电平逆变器电路结构和电压空间矢量脉宽调制控制策略的实现方法。在此基础上，通过对逆变器的工作过程分析，建立了逆变器的数学模型。并提出了一种能控制逆变器直流侧电容中点电位平衡并且能降低开关损耗的电压空间矢量脉宽调制方法。 本文在综述人工神经网络技术的基础上，提出一种基于复合人工神经网络的电压空间矢量脉宽调制算法，充分利用人工神经网络的快速并行处理能力、学习能力，缩短了计算时间，降低了由控制延时引起的谐波成分。最后在MATIAB/Simulink环境下，结合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真结果证明了基于复合人工神经网络算法的可行性。 本文进行了三电平逆变器的主电路、开关器件驱动电路、电流电压检测电路和保护电路等的设计。根据三电平逆变器主电路功率开关多，驱动信号不能共地的特点，本文设计一种利用光耦隔离驱动功率开关器件的驱动保护电路，降低电磁干扰，并在过流等异常情况下实时保护功率开关器件。最后以TMS320LF2407DSP为数字控制平台，实现了三电平逆变器的电压空间矢量脉宽调制控制策略。
上传时间： 2013-07-07
上传用户：natopsi
电线电缆是国家经济建设的一项重要的产业，在铁路通信中，皮泡皮通信电缆因为其具有与其它电缆相同性能的情况下，直径小、成本低、重量轻的特点，得到了人们的青睐。而在单线挤塑机中的温度控制直接影响电缆的性能质量。温度控制的可靠与否及其控制精度的高低己成为决定产品质量的关键，温度控制也成为生产工艺的重要组成部分。在工艺控制当中，应尽量减小其超调量、波动、响应时间和偏差，这对产品的质量，产量和原料的节省都是及其重要的。 本文主要针对挤塑机的温度这个参数进行控制。全文主要包括以下几个部分：首先分析了传统PID、和模糊控制的优缺点。在此基础上，系统选用了模糊自适应PID控制算法。在硬件方面，在分析了系统控制对象的基础上，以LPC2131为控制核心，运用MAX6675采集温度、LCD和键盘作为人机交换平台、以PWM方式对固体继电器进行控制。软件方面，在ARM的集成开发环境AD1.2下，利用C语言，进行了软件的设计与调试，实现了硬件的配置和整体控制系统的所有功能。同时也实现了用Modbus协议与PC机通讯的下位机部分程序，并运用串口调试助手V2.2测试了其功能性。另外论文详细的给出了控制平台的各个功能程序模块软件流程。通过在实验室对系统进行了模拟实验，该控制平台运行稳定，可靠，实现了预期的功能，证明了将模糊PID算法引入挤塑机温度控制系统当中，改善了系统的控制效果，具有更好的鲁棒性和自适应能力。
上传时间： 2013-05-31
上传用户：古谷仁美
激光打标是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性标刻。激光打标以其“打标速度快、性能稳定、打标质量好”等优势，获得了日益广泛的应用。传统的激光打标系统一般是基于ISA总线或PCI总线的，运动控制卡必须插在计算机的PCI插槽内，且不支持热捅拔，影响了控制卡的稳定性；以单片机为主控制器的激光打标控制卡虽然成本低、运行可靠，但由于其运算速度慢、存储容量有限，限制了它的应用范围。 运动控制卡是激光打标系统的核心组成部分。本文设计了一种新型的基于USB总线，以FPGA为主控单元的振镜扫描式激光打标控制卡，它利用了USB总线高速、稳定、易用和FPGA资源丰富、处理能力强、易扩展等优点，将PC机强大的信息处理能力与运动控制卡的运动控制能力相结合，具有信息处理能力强、开放程度高、使用方便的特点。 本文首先介绍了激光打标的原理，激光打标技术的发展现状以及激光打标系统的组成结构。在对USB总线技术作了简要介绍后，详细讨论了激光打标控制卡的硬件电路设计，包括USB接口电路，FPGA主控单元电路，D/A单元电路，存储器电路，I/O接口电路等。接着对USB接口单元的固件程序和FPGA中USB接口功能模块、D/A写控制功能模块和SRAM读写控制功能模块的程序做了详细设计，通过软硬件调试，控制卡实现了USB通信，输出两路模拟信号，SRAM数据读写，数字量输入输出等功能。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：prczsf
