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《中北大学》 2011年
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基于模糊PID控制技术的移动机器人研究

虞杨阳  
【摘要】:移动机器人是机器人技术领域中的一个重要分支,跨越了计算机、自动控制、机械、电子等各个学科。在炸药和火工品制造行业的车间及仓库里,危险原料和产品的搬运仍然由工人亲自完成,具有重大的安全隐患。本文设计了一种基于视觉导航和模糊PID控制的移动机器人系统,该系统代替工人进行搬运工作,提高工人的安全。 本文阐述了移动机器人模糊PID控制系统的基本原理,研究了移动机器人的系统结构和运动学模型,在此基础上搭建了系统的硬件平台。硬件系统包括以下模块:基于16位单片机MC9S12XS128MAL微控制器系统电路、基于AD芯片TLC5510和视频分离芯片LM1881的图像采集电路、H桥电机驱动电路、E18-D80NK红外传感器障碍物检测电路、光电传感器测速电路以及4*4矩阵键盘和LCD12864接口电路。该硬件系统可以实现视频及行、场同步信号的快速采集,有效驱动电机运行,实现避障和轨迹跟踪的功能。 在硬件设计的基础上,开发了移动机器人的软件系统:包括图像采集和处理子程序、舵机模糊PID控制算法、电机测速和模糊控制算法。文中研究了非等间距的采样算法,降低了采样过程中梯形失真的影响;在图像预处理中,研究了一种基于中值滤波和固定阈值的图像二值化算法;在路径跟踪中,研究了基于导航线宽度门限和基准中心线的提取算法。采用模糊PID控制算法,既解决了模糊控制的控制精度不高的问题,也解决了PID抗干扰性差的问题,使得移动机器人的稳定性和抗干扰性更好。 最后,通过对移动机器人的软件系统和硬件系统的联合调试,验证了该系统的可靠性和稳定性,实现了移动机器人路径跟踪和避障的功能,达到了预期的效果。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP242

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王子辉;叶云岳;;基于CMOS传感器的智能循迹小车图像识别技术研究[J];传感技术学报;2009年04期
2 孙铁波;刘奎武;李宏;;基于模糊控制的机器人寻线控制系统改进设计[J];电子设计工程;2009年11期
3 冷哲;董敏周;董刚奇;闫杰;;A Rapid Path Planner for Autonomous Ground Vehicle Using Section Collision Detection[J];Journal of Shanghai Jiaotong University(Science);2009年03期
4 景晓军,李剑峰,熊玉庆;静止图像的一种自适应平滑滤波算法[J];通信学报;2002年10期
5 贾立辉;郑申白;张荣华;;模糊PID控制的异步电机矢量调速系统仿真[J];微特电机;2008年07期
6 杨鹏;文喜星;周伶俐;;基于模糊PID控制的静电悬浮研究[J];西北工业大学学报;2010年02期
7 田琦;张国良;刘岩;;全方位移动机器人模糊PID运动控制研究[J];现代电子技术;2009年05期
8 孙仁云;李治;;汽车电子感应制动模糊自整定PID参数控制[J];西南交通大学学报;2010年03期
9 靳鹏飞;;一种改进的Sobel图像边缘检测算法[J];应用光学;2008年04期
10 江桦;;基于嵌入式移动机器人的模糊控制算法设计[J];自动化与仪表;2010年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏业启,于中;酚醛树脂生产的微机自动控制系统[J];工程塑料应用;2000年05期
2 郭伟,刘兴远,张力,王跃文,孙亮;无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探[J];四川建筑科学研究;2004年01期
3 刘兴远,郭伟,林文修,杜文龙,易珂;重庆地区混凝土构件碳化规律的神经网络描述[J];四川建筑科学研究;2004年04期
4 丁晓贵;神经网络在非线性系统参数辨识中应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
5 路子贇;一种CMAC神经网络的直接地址映射[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年01期
6 孙书诚;郎朗;王虎;;基于路径识别的寻迹智能车设计与实现[J];安徽工程大学学报;2012年01期
7 丁晓贵;基于径基网络的水处理系统模型[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年03期
8 丁晓贵;;一种自适应性神经元控制器研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年04期
9 闻学;刘新荣;易立;;神经网络反分析在柳山隧道中的应用[J];地下空间与工程学报;2009年05期
10 杨凤山,李颖宏,李正熙;混合PID的设计及仿真研究[J];北方工业大学学报;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 王华;黄筱调;何晋;;基于模糊CMAC的水下灵巧手手指轨迹控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 戎袁杰;汤洪海;郑雪生;王荣蓉;李春文;;单相并联有源滤波器的神经网络控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 孟庆金;权悦;景绍洪;;热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 闫艳霞;李宏武;刘杰伟;冯伟;;颗粒镁喷吹氮气流量控制中BP神经网络整定PID控制器的研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
6 邵珂;吴志刚;杨超;;基于神经模糊理论的阵风响应减缓控制律研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年
7 叶萍;韩如成;;直接转矩控制系统智能开关状态选择器的应用与发展[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
8 胡林静;任小艺;;直升机实验模型的仿真研究[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
9 曹宁;宋扬;沙济彰;;自组织特征映射网络在分形图象编码中的应用[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
10 唐润宏;陈文楷;余跃庆;陈炜;吕雁;;基于图像的机器人视觉伺服FCMAC控制研究[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱正强;车标识别的关键技术研究[D];辽宁师范大学;2010年
2 范不井;某地区电网短期负荷预测研究[D];郑州大学;2010年
3 杨书显;基于PSO算法的氧乐果合成过程建模与控制研究[D];郑州大学;2010年
4 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王存刚;基于ADAMS的船载特种起重机动力学仿真与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张晶明;基于达芬奇技术的水声图像处理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙敬武;基于周期图和神经网络船舶运动预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 荆奇;蚁群算法在特种机器人智能控制中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张雅妮;基于粒子群算法模糊控制自动舵的研究与仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘昭度;轮胎-路面纵向附着动力学数学模型[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);1996年02期
2 田里;姚素英;周津;;CMOS图像传感器的自适应降噪方法研究[J];传感技术学报;2008年09期
3 王俭;轮式智能小车行驶距离和速度的检测[J];传感器技术;2005年07期
4 米建国;对常规数字PID调节器算法的改进[J];大电机技术;1998年04期
5 李胜,马国梁,胡维礼;基于Backstepping方法的车式移动机器人轨迹追踪控制[J];东南大学学报(自然科学版);2005年02期
6 焦竹青;屈百达;徐保国;;基于PID模糊免疫的永磁同步电机调速系统[J];电气传动;2007年12期
7 黄开胜;金华民;蒋狄南;;韩国智能模型车技术方案分析[J];电子产品世界;2006年05期
8 侯少云;曹卫华;吴敏;桂卫华;何艳丽;;基于DSP和模糊控制的寻线行走机器人设计与实现[J];电子技术应用;2006年03期
9 刘祚时;邝先验;吴翠琴;;基于模糊PID的足球机器人运动控制研究[J];工程设计学报;2006年04期
10 王新杰,章海军,黄峰;光电反馈式静电悬浮的光电控制系统[J];光子学报;2002年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 关军;基于无线通信的智能车辆交互系统研究[D];上海交通大学;2007年
【相似文献】
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1 徐俊艳,张培仁,程剑锋;基于Backstepping时变反馈和PID控制的移动机器人实时轨迹跟踪控制[J];电机与控制学报;2004年01期
2 康雅微;;移动机器人马达的智能控制[J];装备制造技术;2010年08期
3 李庆中,顾伟康,叶秀清,项志宇;移动机器人路径跟踪的智能预瞄控制方法研究[J];机器人;2002年03期
4 伍洲;方彦军;;基于智能路径规划算法的移动机器人系统设计[J];传感器与微系统;2008年09期
5 龚建伟,高峻尧,熊光明;基于航向示教再现的履带式移动机器人路径跟踪[J];兵工学报;2003年01期
6 徐明;;移动机器人惯导及路径跟踪的实验研究[J];计算技术与自动化;1990年04期
7 冯建农,柳明,吴捷;自主移动机器人智能导航研究进展[J];机器人;1997年06期
8 龚建伟,陆际联,高峻尧;移动机器人失控的安全防范[J];机器人;2003年04期
9 孙明平;汪晓斌;;基于PD+I型云模型的移动机器人路径跟踪控制研究[J];中国科技信息;2006年23期
10 徐玉华;张崇巍;鲍伟;傅瑶;汪木兰;;基于动态滑模控制的移动机器人路径跟踪[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张鑫;闫茂德;刘玉东;巨永锋;;未知环境下基于禁忌搜索的移动机器人自主导航[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 陈余庆;胡英;马孜;;基于贝叶斯理论的移动机器人相对定位[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 马钊;马保离;;参数不确定拖车移动机器人的直线路径跟踪[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
4 赵晖;王天然;刘德林;;分布式数据库在移动机器人中的应用[A];第十届全国数据库学术会议论文集[C];1992年
5 李俊泉;尹怡欣;;基于心理动力机制的移动机器人[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
6 周火凤;马保离;;离轴式拖车移动机器人的路径跟踪控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 周光明;陈宗海;胡玉锁;陈春林;;复杂未知环境下移动机器人自主探测算法研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
8 鲁守银;马培荪;姜葵峰;;基于机器人的锅炉鳍片管道自动检测技术[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
9 关胜晓;许心德;曹洋;张彦;;移动机器人避开运动障碍物的策略[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
10 王鸿鹏;刘景泰;;基于非线性Kalman滤波器的轮式滑动转向移动机器人定位误差分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 安徽 陈晓军;PID码引起的奇特现象[N];电子报;2009年
2 编译 王金元;微型机器人 虫子般灵巧[N];北京科技报;2005年
3 张建松;科考机器人南极建功[N];科学导报;2008年
4 记者 杜华斌;美研制出世界最小移动机器人[N];科技日报;2005年
5 铭心孙伟;中国机器人首次上南极[N];中国质量报;2007年
6 王笑梅;沈阳机器人开始首次南极科考之旅[N];辽宁日报;2007年
7 通讯员 张婵记者 毕玉才 苗家生;国产机器人将首次登上南极[N];光明日报;2007年
8 本报记者  贾旮菲;“新松”恨不高千尺[N];现代物流报;2006年
9 高级记者 马驰;新松公司:不断征服新领域[N];沈阳日报;2010年
10 金池;PIDA:今年全球光盘驱动器需求1.88亿台[N];电子资讯时报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林吉良;移动机器人故障诊断与容错控制的研究[D];浙江大学;2009年
2 海丹;移动机器人与无线传感器网络混合系统的协作定位问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 杨放琼;基于信息融合的移动机器人定位导航及其深海采矿应用研究[D];中南大学;2010年
4 李鹏;不完善信息融合技术及其在移动机器人中的应用[D];华中科技大学;2010年
5 顾嘉俊;移动机器人在非平坦地形上的自主导航研究[D];上海交通大学;2010年
6 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
7 秦昌茂;高超声速飞行器分数阶PID及自抗扰控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 康亮;自主移动机器人运动规划的若干算法研究[D];南京理工大学;2010年
9 孙启湲;基于互联网的移动机器人网络控制系统研究[D];天津大学;2004年
10 葛为民;虚拟现实技术在移动机器人遥操作系统中的应用研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 虞杨阳;基于模糊PID控制技术的移动机器人研究[D];中北大学;2011年
2 朱瑞;自主移动机器人运动控制研究[D];北京交通大学;2007年
3 朱俊;移动机器人路径规划及其控制策略的研究[D];西南大学;2010年
4 王友胜;FastSLAM2.0控制算法与PGR导航法则结合应用的可行性研究[D];大连交通大学;2010年
5 肖兵球;基于旋转电弧的焊缝跟踪移动机器人的研究[D];湘潭大学;2010年
6 王振士;基于ARM和μC/OS-II的移动机器人控制系统设计和路径规划研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 崔峰;基于GPS/GIS/GSM的移动机器人定位技术研究[D];河北工业大学;2004年
8 杨延祥;移动机器人运动规划及跟踪控制研究[D];燕山大学;2011年
9 戈新良;基于多种传感器信息融合的移动机器人的环境辨识[D];河北工业大学;2003年
10 王明昕;移动机器人运动学分析研究及本体结构设计[D];南京航空航天大学;2004年
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