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LSOA开放式控制系统的轨迹规划及控制的研究

作　者: 罗少奇
导　师: 张平
学　校: 华南理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 面向服务架构控制系统开放式轨迹规划轨迹控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

传统的封闭式控制系统由于采用专有的软硬件结构，普遍存在系统功能固定、不具有柔性、扩展性差、兼容性差等局限。而在现有的开放式控制系统研究中，普遍存在着运行时不可升级维护、组件整合成本过高和与特定语言和平台绑定等问题。针对这些问题，本文介绍了一种轻量级SOA开放式控制系统。它通过SOA架构提高系统的可靠性、可重用性及可集成性，使之具备运行时再配置功能并且组件的开发与语言无关。而且在现有的LSOA开放式控制系统架构基础上，本文对系统的轨迹规划及控制模块进行了深入的研究和探讨。本文首先将轨迹规划模块分别设计了单一轨迹规划服务结构和多个轨迹规划服务结构，然后根据系统的实时性能和消息传输的不稳定性，选择并设计了线性函数插值算法和三次多项式插值算法，最后采用双线程并发处理的实现方案；对于轨迹控制的研究，本文根据系统的插值点跨度较大特点，采用双闭环的轨迹控制方案，确定了PID控制器为内环控制，模糊PID控制器为外环控制方法，从细粒度和粗粒度两个维度对轨迹进行控制，并给出具体的设计和实现方案。最后，进行了基于原型系统的实验。实验对基于LSOA开放式控制系统架构的轨迹规划及控制进了测试，有效验证了本文介绍的基LSOA开放式控制系统架构的轨迹规划方案以及双闭环轨迹控制方案的有效性和先进性。并对存在的问题，提出了一些改进策略，为今后进一步的研究奠定了一个坚实的基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-19
  1.1 引言  9
  1.2 开放式控制系统概念  9-10
  1.3 国内外发展现状  10-16
    1.3.1 开放式控制系统研究现状  10-14
    1.3.2 轨迹规划算法研究现状  14-15
    1.3.3 轨迹控制器研究现状  15-16
  1.4 本课题研究的意义  16-17
  1.5 本课题研究的主要内容  17-19
第二章 LSOA 开放式控制系统架构简介  19-27
  2.1 系统结构  19-21
  2.2 系统平台  21-23
  2.3 基于消息的交互机制  23-24
  2.4 基于树形结构的流程描述  24-25
  2.5 流程的同异步处理  25-26
  2.6 本章小结  26-27
第三章基于 LSOA 开放式系统架构的轨迹规划  27-46
  3.1 轨迹规划概述  27-28
  3.2 轨迹规划模块的结构和作用  28-31
    3.2.1 基于 LSOA 开放式系统架构的轨迹规划模块结构  28-30
    3.2.2 轨迹规划模块在 LSOA 开放式系统中的作用  30-31
  3.3 插值算法的选择和设计  31-42
    3.3.1 线性函数插值  32-37
    3.3.2 三次多项式函数插值  37-42
  3.4 实现技术方案  42-44
    3.4.1 线性函数插值的实现方案  42-44
    3.4.2 三次多项式函数插值的实现方案  44
  3.5 本章小结  44-46
第四章基于 LSOA 开放式系统架构的轨迹控制  46-58
  4.1 PID 控制原理简介  46-47
  4.2 基于 LSOA 开放式系统架构的轨迹控制模块结构  47-49
  4.3 模糊 PID 控制器的设计实现  49-57
    4.3.1 模糊 PID 控制器结构设计  49-50
    4.3.2 控制算法设计  50-54
    4.3.3 实现方案  54-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章基于原型系统的实验和分析  58-70
  5.1 原型系统的实现方案  58-59
    5.1.1 软硬件环境  58
    5.1.2 原型系统结构  58-59
  5.2 实验内容与结果  59-69
    5.2.1 轨迹规划实验  59-66
    5.2.2 轨迹控制实验  66-69
  5.3 本章小结  69-70
总结与展望  70-72
  总结  70
  展望  70-72
参考文献  72-76
攻读硕士学位期间取得的研究成果  76-77
致谢  77

LSOA开放式控制系统的轨迹规划及控制的研究

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