电脑鼠模糊PID控制算法研究

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电脑鼠模糊PID控制算法研究,很好的电脑鼠资料,适合学习PID等一系列学习。
Y1729662 Fuzzy PID Control algorithm Research of the micromouse A Dissertation Submitted for the degree of master Candidate: Xue Yan Supervisor: Prof Ru Feng Chang an University, Xi'an, China 论文独创性声明 本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任 何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担 论文作者签名移艳 年5月27日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时,署名单位仍然为长安大学。 (保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名薛艳 年S月7日 导师签名: 2(年〔月2日 摘要 融合了电机控制、红外传感器和智能算法等技术为一体的电脑鼠实际上是一个自 主式移动机器人。当电脑鼠处于迷宫中时,它必须自行搜索路径并在迷宫中前进、记忆 迷宫资料、计算最短路径、搜寻终点等。而电机是电脑鼠至关重要的一个组成部分,它 要根据微控制器传来的信息控制电脑鼠启动、直行、转弯、停止等动作。 由于步进电机多为开环控制,并且具有失步、振荡等缺点,为了使电脑鼠能更加准 确和稳定的完成迷宫任务,本文设计了步进电机闭环模糊PID控制器和直流电机模糊 PID控制器,并给出了电脑鼠的硬件结构及软件程序流程图。本文的研究内容主要有以 下两个方面: (1)由于电脑鼠在迷宫中转弯、走直线等动作和行走的速度都要靠电机驱动和控 制,得出电机是电脑鼠基本动作控制的核心。针对电脑鼠步进电机开环运行的缺点,提 出了步进电机闭环控制和直流电机控制的方法 2)在分析比较传统PD控制方式的基础上设计了步进电机闭环模糊PD控制器 和直流电机模糊PID控制器。在 MATLAB/Simulink仿真环境下,分别建立了步进电机 闭环控制模型和直流电机控制模型,并针对以上两种模型进行了详细的仿真分析。结果 表明,加入模糊PID策略后,减小了步进电机开环控制下的失步、丢步现象,加快了系 统的响应速度,提高了系统的稳定性。 关键字:电脑鼠、电机、模糊PID控制、 MATLAB/Simulink Abstract Micro mouse, which contains some technology such as motor control, infrared sensing and intelligent algorithms, is an intelligent autonomous mobile robot. When it locates in the maze, searching the paths, going forward, memory the maze data, calculating the shortest path to the end and so on must be completed automatically. The motor is a critical component of a micro mouse, according to the information transmitted by the microcontroller, the starting marching turning, stopping and other activities of the micro mouse are controlled by motor. Because of stepper motor's open- loop control and shortcomings such as out of step and oscillations, so stepper motor close- loop fuzzy PID controller and dC motor fuzzy PID controller are designed at the same time, the hardware construction and software flow chat are given. This paper mainly contents two aspects: (1) Because the movement and speed of the micro mouse are all controlled by the motor so the conclusion that motor is the elementary action s control core is obtained. In this paper, according to the weak point of stepping motor open-loop operation, stepping motor close-loop control method and dc motor control method are proposed (2 )Based on analyzed and compared the classic Pid control method the stepper motor close-loop fuzzy Pid controller and dc motor fuzzy Pid controller are designed. Under the MATLAB/Simulink environment, the steeper motor close-loop model and dC motor model are established, and a detailed simulation analysis about the two models is carried out. The results show that because of the fuzzy Pid algorithm, the out of step and lost step phenomena are reduced, the systems speed of response is accelerated, the systems stability is increased Key words: Micromouse; Motor; Fuzzy PID control; MATLAB/Simulink 目录 第一章绪论 1课题研究的背景及意义 1.1.1课题研究的背景 112研究电脑鼠的现实意义… 2 12国内外研究现状..... 2 121国内外智能机器人的发展 D幸即奇辛·。·中音昏中·非中··非自香物t非自春非非申自非音B自BD.B。● 2 122迷宫电脑鼠的发展… 1.23模糊控制方法的研究现状… 13论文研究问题的提出 垂b·吾·命·●·●●●●命◆·台日非音指普备自BaBa命 0oDo0ono自●p·.t●a命中 14论文的主要内容及章节安排...1 ●即音音D。鲁鲁命非命自中。。番 第二章电脑鼠的控制策略分析 21电脑鼠速度控制 中非中·音即·音鲁 ..6 22电脑鼠走直线控制 22.1电脑鼠的姿势修正… 222红外传感器测距原理 223传感器检测资料的存储 ··垂音音·帝是曲D自吾备非中卡中中非p中中。辛4●b命命·争吾●·◆带电命事非 23电脑鼠转弯控制… 24电机的比较…16 25本章小结 第三章电机的模糊PD控制原理分析 31PID控制原理 ·录中中辛辛命中香身鲁看●鲁香◆由看 3.2模糊控制原理 ●·中·P非中●章鲁申萨自非看非 ++++20 33模糊PID控制原理…2 34模糊PID算法在电机控制中的应用..23 35本章小结 第四章步进电机模糊PID控制器设计. 41步进电机控制方式的改进 42步进电机模型的建立 4·中寺中·日中:告非非当;a日看带小香香·命也春哥 421步进电机的数学模型 788g 422步进电机仿真模型的建立… d命卜···_日4·是;● III 43步进电机闭环系统模糊PID控制器设计 30 44仿真结果分析.137 4.5本章小结 ●自品辛单备由自备B自自占身品自血曲曲 第五章无刷直流电机模糊PID控制器设计… 。鲁Dd·。,, 51无刷直流电机的模型建立 身鲁鲁中b 51无刷直流电机的数学模型. 41 512无刷直流电机仿真模型的建立…41 52无刷直流电机模糊PID控制器设计… 42 53仿真结果分析 54本章小结…… 50 第六章电脑鼠的系统实现… 春非·章非非非命章非奇鲁章非4 51 6l电脑鼠硬件设计.0111 51 61.1电脑鼠硬件结构及功能 51 6.12步进电机驱动 命垂自命音非非非非·章中·命非中·●春·看看鲁·命●命非看非章● 53 62电脑鼠的软件设计与实现 中·命命● 54 621电脑鼠软件开发环境. 622电脑鼠电机控制程序 垂·卓·西非非看t音最自sa鲁申症鲁看非看命非番垂春自看。非章音·非音母音命4自· 55 623电脑鼠主程序 58 63本章小结 结论与展望 主要研究结论 61 二进一步研究工作展望 参考文献 命·日°÷·●·省命 致谢 ·甲零中甲 甲罗甲早

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