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智能驱动伺服方法研究及在自主载体上的实现

林海涛  
【摘要】: 移动机器人有广阔的应用领域和发展前景,它所具有的优势越来越受到世界各国研究人员的普遍关注和重视。自主载体是移动机器人的简化形式,在此平台上进行驱动伺服方法的研究具有代表性。 自主载体的行走控制通常采用分级策略,各控制级之间关系复杂,协调它们之间的信息交互工作繁重,不利于载体适应多变的环境。而且,上层模块给驱动的命令不能完全可靠,这容易造成硬件的保护性自锁。再者,驱动运行时随时可能遇到意外情况,这类问题也必须及时解决。本文围绕以上问题展开对智能驱动伺服方法的研究。 首先,分析载体各控制级之间的相互关系,对现有的载体整体控制结构进行逻辑划分。并建立了以工控机为核心的驱动控制单元,工控机模块化的结构、丰富的软硬件支持为伺服方法的研究提供了基础平台。 其次,根据智能驱动的要求对伺服方法进行研究。介绍了模糊控制方法的基本原理,并将此方法应用于驱动电机的转速调节。伺服控制不仅要满足基本的速度、加速度要求,还要满足与上级之间的时序协调关系,为此提出了分阶段对载体的运动进行控制的机制。同时,由于载体系统模型以及环境模型具有很强的不确定性,在独立于载体其他监控模块的情况下,驱动单元需要有一定的故障检测及处理能力,为此针对驱动单元特点,提出了对传感器错误信息、运行时遇到障碍及控制输出量超出限制值等问题的解决办法。 最后,论文阐明了软件设计、实现方法和细节问题处置对策。在软件测试运行后,对于载体运动产生的误差进行了详细分析,提出改进方案。


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