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基于DSP的履带式中央空调清洗机器人研究

作者：于磊杰 Publish: 2007-8-2 Hits:-

【中文题名】

基于DSP的履带式中央空调清洗机器人研究

【英文题名】

Research on Crawler-type Central Air-Conditioner Cleaning Robot Based on DSP

【学科专业】

检测技术与自动化装置

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-8-2

【中关键词】

中央空调清洗机器人,DSP,模糊PID算法,PWM,,

【英关键词】

Central air-conditioner cleaning robot,DSP,fuzzy PID,PWM,

【分类导航】

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>

【论文摘要】

目前，随着人们健康意识的提高，我国中央空调清洗机器人的研究、开发及应用已经成为社会的必需，越来越受到国家的重视，有着极为广阔的前景。本文用DSP芯片作为核心控制器，设计了基于DSP的履带式中央空调清洗机器人车轮控制系统。首先对中央空调清洗机器人的国内外研究和使用现状进行了较为全面和详实的介绍，从而寻求出该课题的研究方向；同时介绍了本课题的可行性、创新之处和研究的主要内容。其次，介绍了机器人总体结构方案设计。为实现整个系统的行走功能要求，对系统控制芯片和车轮驱动电机的类型等进行了选择。确定了以TMS320F2812 DSP为核心控制器，直流电机为主要运动机构的机器人核心部分；同时，设计了机器人的主要硬件构造和软件控制策略。本文随后根据控制要求分析了系统所需的硬件结构，机器人控制系统硬件电路设计是本课题核心部分。搭建了一个基于DSP的机器人控制平台，其中包括：DSP最小系统、外围电路的设计，通讯接口电路、车轮电机驱动电路的设计，检测电路的设计等，然后概括了硬件电路设计中所必须考虑的抗干扰措施。之后阐述了控制系统的软件设计方法。以车轮电机控制采用的模糊PI...

【论文题纲】

摘要	4-5
Abstract	5-9
引言	9-10
1 绪论	10-14
1.1 中央空调清洗机器人的发展	10-12
1.1.1 国外清洗机器人的发展现状	10
1.1.2 国内清洗机器人的发展现状	10-12
1.2 中央空调清洗机器人所应具备的技术特点	12-13
1.3 本课题创新之处	13
1.4 本文主要研究内容	13
1.5 本章小结	13-14
2 清洗机器人机器人系统总体方案设计	14-32
2.1 系统控制器的选择	14-18
2.1.1 DSP与传统CPU的比较	14-16
2.1.2 DSP芯片类型选择	16-17
2.1.3 本系统控制器选型	17-18
2.2 系统总体设计方案	18-22
2 2.1 机器人研究平台机械构造	18-20
2.2.2 系统硬件设计方案	20-21
2.2.3 系统软件设计方案	21
2.2.4 以DSP为核心的系统设计过程	21-22
2.3 机器人车轮电机类型的选择	22-25
2.3.1 车轮电机的性能要求	22-23
2.3.2 车轮电机的类型选择	23-25
2.4 车轮电机控制方案设计	25-31
2.4.1 直流电机PWM驱动原理	25-27
2.4.2 PWM驱动装置介绍	27-29
2.4.3 双极性驱动PWM系统	29-31
2.5 本章小结	31-32
3 清洗机器人控制系统硬件设计	32-49
3.1 DSP控制器最小系统	32-39
3.1.1 TMS320F2812芯片介绍	32-34
3.1.2 时钟、复位电路设计	34-36
3.1.3 电平转换接口	36-37
3.1.4 系统外部扩展存储器	37-38
3.1.5 JTAG接口电路设计	38-39
3.2 DSP控制器与主机的串行通信接口(SCI)技术	39-41
3.2.1 RS-32串口引脚定义	39-40
3.2.2 F2812的串行通信接口	40-41
3.3 机器人控制系统电平转换电路	41-42
3.4 DSP事务管理器EV介绍	42-43
3.4.1 通用定时器	42
3.4.2 全比较单元	42-43
3.4.3 捕获单元和正交编码脉冲电路	43
3.5 车轮电机功率驱动主回路设计	43-46
3.5.1 信号隔离电路	44
3.5.2 车轮电机功率驱动模块设计	44-45
3.5.3 直流电机测速电路原理	45-46
3.5.4 电流采样电路	46
3.6 硬件系统抗干扰技术	46-48
3.6.1 电源的抗干扰设计	46-47
3.6.2 PCB的抗干扰设计	47-48
3.7 本章小结	48-49
4 清洗机器人控制系统软件设计	49-72
4.1 DSP开发环境介绍	49-52
4.1.1 CCS介绍	49-51
4.1.2 DSP软件开发方法	51-52
4.2 常规控制策略	52-56
4.2.1 车轮电机控制特性与软件控制总体策略	52-54
4.2.2 控制算法的选择	54
4.2.3 增量式数字PID算法介绍	54-55
4.2.4 车轮电机闭环控制策略(转速—电流)	55-56
4.2.5 控制策略决定方案	56
4.3 模糊PID适应控制策略	56-64
4.3.1 模糊控制器的结构设计	56-57
4.3.2 模糊化设计	57-59
4.3.3 模糊控制规则表	59-60
4.3.4 模糊推理及模糊决策	60-61
4.3.5 模糊控制仿真结果分析	61-64
4.4 运动控制系统程序	64-70
4.4.1 Flash引导程序	64-65
4.4.2 PWM波形产生	65-68
4.4.3 A/D转换	68-69
4.4.4 异步串行通讯程序	69-70
4.4.5 系统主程序	70
4.5 实验结果	70-71
4.6 本章小结	71-72
结论	72-73
参考文献	73-76
附录A DSP最小系统原理图	76-79
附录B 系统主程序	79-83
附录C 系统主要程序流程图	83-84
在学研究成果	84-85
致谢	85

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.384516



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