| 【中文题名】 | 基于太阳能电池的移动机器人能源自治系统研究 |
| 【英文题名】 | Study on System of Mobile Robot Power Autonomy Based on Solar Battery |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-12 |
| 【中关键词】 | 移动机器人,太阳能电池,能源自治,光敏电阻,光强差值, |
| 【英关键词】 | mobile robot,solar battery,power autonomy,photosensitive resistance,illumination difference, |
| 【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】 |
实现机器人的完全智能化,除了其行为自治外,还需要能源自治。在综合比较国内外用于移动机器人上的各种能源的基础上,得出对于石化,炼油等企业的危险作业环境下的移动机器人,太阳能是比较合适的能源之一。
基于太阳能电池的移动机器人能源自治系统,包括跟踪机构和控制系统。水平方向跟踪机构采用结构简单较为实用的转盘,竖直跟踪机构采用绕支架转动系统,以实现对太阳方位角和高度角的实时跟踪。传感系统采用光敏电阻比较法,利用了光敏电阻阻值随光强的变化而变化的原理,四个光敏电阻分别放置在电池板四周侧面的对称位置,对称位置组成两组传感系统。当每组传感系统接受到的光强小于所设定的阈值时,单片机经过处理后,不会发出让步进电机动作的命令,当每组传感系统接受到的光强大于所设定的阈值时,单片机控制步进电机向减小差值的方向转动,步进电机的速度是由偏差值经过模糊运算后来确定的,保证了太阳能电池始终与太阳光垂直,从而最大限度地接受太阳光。控制系统的CPU选用Atmel公司的At89S52(与Intel公司MCS-51系列兼容)作为控制核心来控制机构的执行部件――步进电动机。完成了单片机外围硬件电路的设计。系统驱动器采用了与步进电机配套... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-9 |
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第一章 绪论 |
9-15 |
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§1-1 引言 |
9 |
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§1-2 移动机器人技术及其发展 |
9-11 |
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1-2-1 移动机器人概述 |
9-10 |
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1-2-2 移动机器人的主要研究方向 |
10 |
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1-2-3 机器人面临的问题 |
10-11 |
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§1-3 国内外移动机器人能源利用现况 |
11-13 |
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1-3-1 化学能的研究 |
11 |
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1-3-2 生物能的研究 |
11-12 |
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1-3-3 激光的研究 |
12 |
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1-3-4 肌肉组织的研究 |
12 |
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1-3-5 太阳能的研究 |
12-13 |
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§1-4 课题的意义和主要研究内容 |
13-15 |
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第二章 太阳自动跟踪器的研究 |
15-22 |
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§2-1 引言 |
15 |
|
§2-2 太阳运行的规律及跟踪对策 |
15-17 |
|
2-2-1 太阳运行的规律 |
15 |
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2-2-2 常用的坐标系 |
15-17 |
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2-2-3 控制方式的选择 |
17 |
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§2-3 太阳跟踪机构的确立 |
17-21 |
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2-3-1 三自由度并联球面机构 |
17-19 |
|
2-3-2 两自由度机构设计 |
19-21 |
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§2-4 本章小结 |
21-22 |
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第三章 控制系统的总体方案设计 |
22-45 |
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§3-1 引言 |
22 |
|
§3-2 控制系统组成 |
22-23 |
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3-2-1开环控制系统 |
22-23 |
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3-2-2 闭环控制系统 |
23 |
|
§3-3 单片机控制系统 |
23-24 |
|
§3-4 基于二自由度机构的太阳跟踪器控制方式 |
24-26 |
|
3-4-1 控制系统工作原理 |
24 |
|
3-4-2 步进电动机的单片机控制 |
24-26 |
|
§3-5 太阳能光电转换子系统 |
26-30 |
|
3-5-1 光敏电阻特性 |
27-30 |
|
3-5-2 模拟电信号产生电路 |
30 |
|
§3-6 模数转换部分 |
30-36 |
|
3-6-1 ADC0809 简介 |
30-31 |
|
3-6-2 AT89552简介 |
31-34 |
|
3-6-3 ADC0809与AT89552接口 |
34-36 |
|
§3-7 单片机控制步进电机部分 |
36-40 |
|
3-7-1步进电动机简介 |
36 |
|
3-7-2 步进电动机的驱动 |
36-38 |
|
3-7-3 步进电机及其驱动器型号的选择 |
38-40 |
|
§3-8 蓄电池充放电子系统 |
40-43 |
|
3-8-1 蓄电池简介 |
40-42 |
|
3-8-2 控制电路图 |
42-43 |
|
§3-9 电源电路 |
43-44 |
|
§3-10 本章小结 |
44-45 |
|
第四章 移动机器人能源自治系统模糊控制策略 |
45-57 |
|
§4-1 引言 |
45 |
|
§4-2 模糊控制原理 |
45-49 |
|
4-2-1 概述 |
45-46 |
|
4-2-2 模糊控制系统组成及原理 |
46 |
|
4-2-3 模糊控制规则的设计 |
46-48 |
|
4-2-4 模糊化方法 |
48 |
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4-2-5 去模糊化方法 |
48 |
|
4-2-6 模糊控制器论域及比例因子的确定 |
48-49 |
|
§4-3 太阳跟踪模糊控制系统设计 |
49-53 |
|
4-3-1 输入变量E 和EC 的模糊化 |
50 |
|
4-3-2 语言变量及隶属函数 |
50-51 |
|
4-3-3 模糊推理及解模糊化方法 |
51-53 |
|
§4-4 移动机器人能源自治控制系统仿真 |
53-56 |
|
4-4-1 仿真的意义 |
53-54 |
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4-4-2 MATLAB 中SIMULINK 仿真程序包简介 |
54 |
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4-4-3 移动机器人能源自治控制系统仿真 |
54-56 |
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§4-5 本章小结 |
56-57 |
|
第五章 实验数据及分析 |
57-63 |
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§5-1 引言 |
57 |
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§5-2 光线跟踪试验 |
57-58 |
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§5-3 基于太阳能的能源自治试验 |
58-62 |
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§5-4 本章小结 |
62-63 |
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第六章 结论与展望 |
63-65 |
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§6-1 全文总结 |
63 |
|
§6-2 展望 |
63-65 |
|
参考文献 |
65-68 |
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致谢 |
68-69 |
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攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
69 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386258 |
