学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

车辆试验用驾驶机器人控制系统的开发

作　者: 孙运平
导　师: 牛志刚
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 驾驶机器人硬件设计软件设计步进电机控制模型轨迹规划
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 67次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

试验用驾驶机器人是在汽车试验中代替驾驶员进行操作的工业机器人,它具有工作准确、重复性精度高、速度快、耐久性好等优点。本论文以汽车排放耐久性试验系统项目为背景,研究代替试验员在室内的底盘测功机上进行汽车排放耐久性试验的驾驶机器人的控制系统。论文的主要内容包括:1.阐述了研制应用于汽车尾气排放检测耐久性试验的汽车驾驶机器人控制系统的目的和意义;介绍了国内外汽车驾驶机器人的应用、研制情况和驾驶机器人运动控制系统实现的方法。2.根据国家标准《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》及各个轻型汽车技术特性及参数,确定了驾驶机器人的功能及技术指标。根据驾驶机器人的功能及技术指标,对离合、油门、制动机械腿及换档机械手进行了分析和控制系统的设计。文中对控制系统硬件的原理、功能和接线等进行了具体的阐述。详细地给出了步进电机控制卡、计数卡、编码器和电机控制轴的对应关系,并给出驾驶机器人硬件系统的具体联接图和其步骤。3.驾驶机器人的控制软件主要有四个部分:系统管理、板卡设置、示教、运动控制。系统管理是针对系统安全考虑,需要指定系统的使用人员,并能对系统用户数据能进行修改、添加、删除等操作。板卡设置主要实现板卡PCL-839+和PCI-1784的设置和部分动作的测试,并把所设置的参数存入数据库。示教是实现汽车变速杆、油门、刹车、离合器等位置参数示教,并把示教结果存入数据库,以便运动控制模块读取相关数据。运动控制是设置系统运行时间和速度,并以速度控制为目标实现驾驶机器人各项动作的配合。4.为了提高步进电机的控制性能,本文采用两相混合式步进电机的闭环控制方法,建立了步进电机的数学模型,并根据其数学模型设计了PID控制器。采用临界比例度法初步确定PID控制器的参数,利用SIMULINK对控制系统进行仿真,通过观察仿真结果进一步调整PID控制器的参数。5.详细阐述了在关节空间和在笛卡尔空间下轨迹规划的方法和实现。根据驾驶机器人初始和最终的位姿,求解驾驶机器人逆运动方程,并采用三次多项式插值函数对机器人的各关节进行轨迹规划,并给出了关节轨迹的多项式插补的编程算法。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-17
  1.1 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外驾驶机器人的研究动态  10-13
  1.3 驾驶机器人运动控制系统实现概述和本课题控制方案的实现  13-16
  1.4 本课题的主要研究内容  16-17
第二章驾驶机器人机构设计概述与控制系统硬件设计  17-40
  2.1 驾驶机器人系统及机构概述  17-22
  2.2 驾驶机器人控制系统的整体结构概述  22-23
  2.3 驾驶机器人的硬件控制系统总体设计  23-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章驾驶机器人运动控制系统软件设计  40-53
  3.1 软件设计平台Visual Basic6.0 特点  40-41
  3.2 控制系统软件实现的关键技术  41-42
  3.3 程序界面的设计  42-45
  3.4 关键函数的实现  45-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章步进电机运动控制模型的建立  53-61
  4.1 步进电机的数学模型  53-54
  4.2 PID 控制器  54-57
  4.3 PID 数字控制器的参数整定  57-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章驾驶机器人轨迹规划  61-71
  5.1 关节空间的轨迹规划  61
  5.2 笛卡儿空间的轨迹规划  61-62
  5.3 驾驶机器人的轨迹规划  62-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 总结  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
攻读硕士期间发表的论文  77

车辆试验用驾驶机器人控制系统的开发

内容摘要

全文目录

相似论文