全向移动平台的控制系统设计与实现课件.pptx

1、ooXFm g1 12 20ata t221 11 1 22 21122satat ta t1234111111111yxxyyyyzzyWsdVVWsdVW VWsdRWWWsd112233441111yyxababababyyyababababyyzyyWWVllllWWVllllWWWWWW 2min731.30365622cos1.7808arccos42 5636 64,2 1 cos44.522bmmRDRSmmD111coscoscos122R DRlD o5N 5N 5N 22oN22oNcos1cos1sincos1sincos1sinsinRRRRRRP uijkDDDDD

2、D 222coscoscos122cos22cosR coscoscos122ABR DRxP uD coscoscos122R DRlD max11.48mmmin7.97mmmax29NRl2cos32.47lmmn驱动模块选型n信号模块选型n控制模块选型n通信模块选型n整体硬件控制分析驱动模块选型驱动模块选型信号模块选型信号模块选型n由上文分析可知信号模块由轨迹偏移检测装置和速度检测装置两大部分组成。n轨迹偏移检测装置选型n速度检测装置选型轨迹偏移检测装置选型轨迹偏移检测装置选型n装置选择：微型漫反射光电传感器n选择原因分析 n数量分析 n型号确定n输出方式的选择 选择原因分析选择原因分

3、析n原因在于光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如果投射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达受光部的量将会发生变化。受光部将检测出这种变化，并转换为电气信号，进行输出。显然更能良好地完成轨迹偏移检测和信号传输命令。同时由于系统的运行环境处在一些狭窄、拥挤的运行环境中，本身PLC控制柜已经很大，并不适合再采用一些体积较大而不便于安装的大型传感器，而应采用一些比较小型的光电传感器，同时为了实现高精度的轨迹跟踪我们需要的反射式光电传感器显然需要设计的更加微小，并且由于系统需要完成的运动属于全向运动需要检测到各个方向的轨迹偏移，因而它的轨迹偏移检测比较适合于采用微型漫反射光电编码器

4、。数量分析数量分析速度检测装置选型速度检测装置选型n具体器件与数量的确定 n具体型号的确定 具体器件与数量的确定具体器件与数量的确定n由于本文轮体的转速是由直流无刷电机所驱动的，故可知本文需要测定的速度属于电机转速测量。同时由整体控制框图可知本文所采用的信号采集模块是传感器，因而对于测速装置也要选择传感器类的测速装置，例如光电编码器，但其具体的原理和特点为何适合本文的设计，下文将予以分析：n光电编码器原理分析n具体类型和数量的确定光电编码器原理分析光电编码器原理分析n光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器由光栅盘和光电检测装置组成。其工作原

5、理为由于光栅盘与电机同轴，电机旋转时，光栅盘与电机同速旋转，经发光二极管、光电接收器等组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能得出当前电机的转速。具体类型和数量的确定具体类型和数量的确定n综合以上叙述我们可以明显发现这样的测速装置显然能够实现高精度的测量，是电机转速精确测量的最佳选择。因而本文应选择光电编码器作为测速装置。而由于本文所测量的转速是轮轴的转速，为实现精确的测量，需要测量装置能与轴共同转动，故需要一种能同时跟踪轮轴转动的装置进行测量。因而我们应选择旋转式光电编码器承担速度检测任务。同时由于全向移动平台系统属于一个复杂的线性系统，在速度控制方面会遇

6、到各种不可预料的特殊情况发生，同时还需要满足运动灵活自如的要求。综合以上分析，我们可以得知应选择具有高稳定性，同时又能精确定位的增量型多圈绝对值编码器。并且由于本文所设计的电路为四轮驱动控制电路，因而应选择的光电编码器的数量为4个。控制模块选型控制模块选型n控制器类型的选择n控制器输出方式的选择n控制器输入输出元件的选型 n特殊PLC控制模块的选型 nI/O分配 n控制器主控制单元及扩展控制单元的选择 控制器类型的选择控制器类型的选择n由于本文的系统是一种模糊时变系统，因而其控制量显然属于模拟量，故本文所采用的控制系统应属于模拟量控制系统，同时由整体控制框图分析可知其控制模块应选择一些可靠性较

7、高的控制器即采用的是PLC控制器，其具体原因为：控制器输出方式的选择控制器输出方式的选择控制器输入输出元件的选型控制器输入输出元件的选型通信模块选型通信模块选型n通信原理分析 n通信模块的选择n通信接口的选择及连接分析 通信原理分析通信原理分析n由于本文所控制的运动是一个运动距离范围无限增大的运动，因而系统通信显然需要采用远程网络进行数据通信，即采用GPRS（General Packet Radio Service）通用分组无线服务技术网络进行无线数据通信19，其通信的原理为GPRS无线模块是由计算机通过GPRS无线网络进行无线传输的，其与PLC的连接是采用串口连接。通信模块的选择通信模块的选

8、择n根据整体控制框图分析及本文的设计要求可知，本文需要一些通信速率、通信性能较高的通信收发元件，经查阅相关资料可知本文应选择由深圳宏电公司生产的GPRS DTU模块H7710C DTU。通信接口的选择及连接分析通信接口的选择及连接分析n由于本文的通信流程是采用根据系统的实时数据进行数据的实时调整，显然属于半双工通信，因而应将GPRS无线通信模块接入PLC的RS485串行通信接口上。综合这一分析，并经查阅相关资料可知，该GRPS无线通信模块与PLC的连接方法如下图所示。整体硬件控制分析整体硬件控制分析 n全向运动路径运动控制工作原理分析 n全向移动平台系统控制策略的选择与拟定 n程序设计 n系统

9、监控实现 全向运动路径运动控制工作原理分析全向运动路径运动控制工作原理分析全向移动平台系统控制策略的选择与拟定全向移动平台系统控制策略的选择与拟定系 统 上 电设 置 好 路 径 选 择 开 关设 置 参 数 表 中 各 参 数手 动 摆 正 移 动 平 台 使 并 排排 列 的 80个 光 电 传 感 器 对中 场 地 白 线启 动 后 巡 线 前 进终 点 结 点 ？巡 线 行 进运 动 方 向偏 移 白 线 ？校 正 并 巡 线 前 进转 弯 结 点 ？开 始 转 弯NY运 动 方 向 不 偏 移 白 线 且两 侧 传 感 器 所 检 测 到 的 运 动 方 向 一 致 ？停 止 转 弯

10、 后 巡 线 前 进YY继 续 转 弯N停 止 运 行Y速 度 控 制 动 态调 整 及 电 机 正反 转 转 换 控 制NN路 径 类 型 判 断相 应 电 机 控制 策 略 控 制测定当前速度Vx=0？调用横向运动电机控制、速度控制及正反转转换控制子程序调用纵向运动电机控制、速度控制及正反转转换控制子程序Vz=0？NY调用斜向运动电机控制、速度控制及正反转转换控制子程序，并将运行的角度调入至子程序中计算运行的角度，并输入至程序N计算当前系统本体速度Vz=0？YN调用原地旋转运动电机控制子程序Y测定当前速度计算当前系统本体速度VX=0?Vz=0?Vz=0?1、2号电机反转3、4号电机正转1、

11、3号电机反转2、4号电机正转四个电机均正转1、3号电机停转2、4号电机正转YYNNYN12341190 21190 2605.61190 21190 2yxyyyzyWVWVWWW123417.672 ,24.94 ,0.93607.64sin6.19costs tts t123417.672 ,24.94 ,0.93 607.64sin6.19costs tts t12317.624 ,24 ,0.93607.64sin6.19costs ts tsarctanoxozvv n根据上式并综合上文分析，我们可以得出系统的根据上式并综合上文分析，我们可以得出系统的巡线路径巡线路径规划规划。12406.41ssm223233122cospzpzpza ta tas 123417.672 ,24.94 ,0.93 607.64sin6.19costs tts t12317.624 ,24 ,0.93 607.64sin6.19costs ts tsn由于本文所研究的系统属于模糊时变系统，在系统建模上只能基于一系列外界不良干扰均不存在的情况下进行建模，但这样的建模显然是不充分的，要使得系统能实现高精度的轨迹跟踪，下一步还需针对系统的实际模型进行充分建模分析，探讨一个能解决模糊时变系统的不便于精确建模的控制解决方案。同时由于个人水平有限，本文并没有对一些细节问题进行深入透彻的分析。