论文研究-基于ARM7的喷雾机器人控制系统研究 .pdf

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基于ARM7的喷雾机器人控制系统研究,高继庆,张宾,本文研制了一种适合在中小型温室大棚内使用的自动化喷雾机器人的控制系统,该系统采用 ARM7内核的LPC2292作为主控制器,设计了基于PD控
山国科技记文在线 电醚惑应式 调理放大 脉 PWM 传感 电路 驱动器 直流电机 调 户度传感器 制 器 键盘接口 小键盘 位置传感器 娑口电路 外部中断 驱动电路 雾 单 LPC2292 PwM驱动器 图控制系统硬什结构图 喷雾机器人路径跟踪算法 路径跟踪是移动机器人导航控制技术中不可缺少的重要组成部分是移动机器人完成任 务的基础。其目的是操纵移动机器人在二维环境中沿着期望跻径行走。 两轮独立驱动机器人诱导跟踪策略 复合控制器中控制器设计的是·个增量式数字控制器,其输出为: 式中△ 分别为比例系数,微分系数。 两个环节当中,比例控制能迅速反映误差,从而减小误差。比例系数的加大,会引起系 统的不穩定。积分控制的作用是,只要系统有误差存在,积分控制器就不断积累,输出控制 量,以消除误差。只要有足够的时间,积分控制将能完全消除误差,使系统误差为岺,从而 消除稳态误差。积分作用太强会使系统超调加大,严重吋甚至使系统山现震涝。在本系统中 没有使用积分环节。微分控制可以减小超调量,克服震涝,使系统的稳定性提髙;同吋,加 快系统的动态响应速度,减少调整时间,从而改善系统的动态性能。控制器的实现流程 图如图所示。 采样 计的c(x)=r(k)<(1 (k-2)=∈(-1) 比例微分参数 K,⊥K (57)计算行到 了程返 图 控制流程图 山国科技记文在线 喷雾机器人控制算法的实现 木课题喷雾机器人控制采用的是前轮独立驱动。在机器人前进时,首先通过 上的得到前轮两组电磁传感器的电压值,相关得到两轮的差值,再经过算法获 得。最后再给前两轮加上或者减去,这样就可以协调两轮的速度,达到控制机器人 的作用。程序的流程图如所示。 准备 结束 开始 启动板 <停止工作 上的 计算前面两轮 输出前面两个 轮的值 挖制算法 计算前面两轮 值 图机器人路径跟踪算法流程图 喷雾机器人软件系统设计 据实际作业需要对机器人控制系统提出以下设计要求: 喷雾机器人可实现两种⊥作模式:自动模式和手动模式。自动模式下机器人能自动实现 喷雾路径的跟踪和完成预设的喷雾仁务;手动模式下机器人不跟踪诱导线,操作者通过机器 人自身携带的键盘接凵直接对其进行运动控制(比如前进、转弯等),以及执行喷雾操作。 设计软件系统流程如图 开始 LPC2292 初好:化 选择 设咒喷多 路径务 制 A数 采集 路行 挖制 N 图软件系统流程图 山国科技记文在线 路径跟踪试验 如图所示,为了测试机器人的跟踪性能,在实验室的光滑大埋石地面上铺设了电磁诱 导线路径,进行了系列试验。 室内试验测得,机器人速度在 范围内,能够协调地、灵活地跟踪诱导线。 由于机器人机槭结构的限制,前后轮的最大转弯角度为,机器人的最小转弯半径 是 20300305 图机器人路径跟踪实验 结论 本文对一种适合我匡中小型温室人棚内使用的绎济型自动化喷雾机器人进行了控制系 统的设计基于 微处理器的 构建了喷雾机器人控制系统,实现了对机器人 运动的可靠有效控制;喷雾机器人釆用两轮独立驱动,采用控制算法,实现了机器人电 憾诱导线的跟踪;在 完成了喷雾机器人控制系统总体程序的编写,实现了机器人 诱导线路径的跟琮行走控制ε试验证明,在实验室环境卜,喷雾机器人在 速 度氾围内,可以协调地、灵活地跟踪诱导线,达到了实际作业的要求。 参考文献 陈再洪.大棚温室自动控制系统[].北京:北京航空航天大学 于曙风.电磁诱导式喷雾机器人控制系统的硏究[].北京:中国农业大学 周立功 嵌入式系统基础教程[].北京:北京航室航天大学出版社, 山国科技记文在线

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