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基于模糊控制的机器人交流牵引系统的研究

作　者: 贾健雄
导　师: 万文斌
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 机器人 矢量控制 模糊逻辑 XE164
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着人类社会科学技术的飞速发展、人民生活水平要求的不断提高，我们的社会发生了巨大的变革。生活工作环境要求的不断提高、人力资源成本的迅速上升，使得我们生产、生活中越来越广泛的使用各种自动化设备。机器人便是其中一种高科技的自动化设备，它可以帮助我们从事繁琐复杂的重复劳动或者是负荷强度很大危险系数较高的工作。我国的机器人研发也正由传统的直流电机驱动系统向交流电机驱动系统转变。本文中是以排险机器人的行走电机驱动系统为背景，着重针对低电压大电流的特种电机研发交流牵引控制器，满足机器人的行走技术指标，该控制器也可以用于各类电动车辆上。本课题中机器人交流牵引控制器的研发工作来自我军重点建设计划的特殊机器人项目，该项目充分分析了交流牵引电机控制器的当前研发状况和实际应用情况，从排险机器人的工作要求入手，结合了现代电机控制技术和智能控制算法，通过较为成熟的软硬件设计实现了机器人行走驱动系统的工程应用。本文从高性能的电机矢量控制方法开始，结合排险机器人行走驱动系统的实际要求，运用模糊PID型控制器对电机调速的传统PI环进行优化，在以英飞凌SAK-XE164FN-16F80L单片机为核心的交流牵引电机控制器上满足了机器人行走系统的设计要求。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章 绪论  13-20
  1.1 机器人的发展现状  13-16
  1.2 本课题的研究背景及其意义  16-18
    1.2.1 课题的研究背景  16
    1.2.2 课题的研究意义  16-17
    1.2.3 课题的研究前景  17-18
  1.3 交流电机调速技术的发展概况  18
  1.4 模糊控制的研究现状  18
  1.5 本文的主要内容  18-20
第二章 异步电机矢量控制技术  20-31
  2.1 异步电机矢量控制原理  20-28
    2.1.1 矢量控制原理  20-21
    2.1.2 坐标变换原理及变换矩阵  21-22
    2.1.3 建立异步电机的数学模型  22-24
    2.1.4 SVPWM 调制方法  24-28
  2.2 异步电机间接矢量控制系统仿真  28-30
    2.2.1 MATLAB/SIMULINK 系统仿真  28-29
    2.2.2 SIMULINK 系统仿真结果分析  29-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章 矢量控制 PID 环节的模糊控制方法  31-39
  3.1 模糊控制方法的原理  31-32
    3.1.1 模糊控制理论的发展进程  31
    3.1.2 模糊控制器的基本结构  31-32
  3.2 PID 型控制器的模糊控制基本原理  32-34
    3.2.1 常规的 PID 控制器  32-33
    3.2.2 模糊 PID 型控制器  33-34
  3.3 PID 型控制器的模糊控制设计  34-37
    3.3.1 模糊 PID 型控制器的变量模糊化  34
    3.3.2 模糊 PID 型控制器的模糊规则库  34-36
    3.3.3 模糊 PID 型控制器的运行实现  36-37
  3.4 模糊 PID 型控制器的仿真及结果分析  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 系统的硬件电路设计  39-50
  4.1 上层控制板电路分析  39-47
    4.1.1 控制板的供电电路  39-40
    4.1.2 单片机的外围电路  40-41
    4.1.3 开关检测电路  41-42
    4.1.4 电流采样电路  42-43
    4.1.5 速度检测电路  43
    4.1.6 加速器采样电路  43-44
    4.1.7 温度检测电路  44
    4.1.8 上电预充电电路  44-45
    4.1.9 主继电器及电磁闸驱动电路  45-46
    4.1.10 单片机复位电路与硬件看门狗电路  46-47
    4.1.11 串行接口的通信电路  47
  4.2 功率板硬件设计  47-49
    4.2.1 逆变桥主电路  47-48
    4.2.2 MOS 管的驱动电路  48
    4.2.3 逆变桥臂功率开关管的保护电路  48-49
  4.3 本章小结  49-50
第五章 系统的软件设计  50-56
  5.1 控制器初始化自检程序  50-51
  5.2 系统运行主循环控制程序  51-53
    5.2.1 主循环控制内容  51-52
    5.2.2 间接矢量控制程序与模糊控制校正环节  52-53
  5.3 交流牵引电机控制器实验结果  53-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章 排险机器人的行走驱动系统  56-59
  6.1 排险机器人的设计要求  56-57
    6.1.1 机器人设计的具体技术指标要求  56
    6.1.2 机器人行走驱动系统设计  56-57
  6.2 排险机器人系统实验与调试  57-58
  6.3 本章小结  58-59
第七章 总结与展望  59-61
  7.1 全文总结  59
  7.2 研究展望  59-61
硕士在读期间发表论文  61-62
参考文献  62-65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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