本科毕业设计--基于dsp小型地面移动机器人运动控制系统设计.doc

摘要PAGE-16-第四章控制系统软件设计PAGE-42-摘要近年来，移动机器人应用范围越来越广泛，已经被用于人类生活的各个领域，而应用移动机器人完成侦查、排爆及消防等危险任务已经成为各国研究的重点。随着移动机器人的智能化程度越来越高，对机器人控制器的要求也在不断提高，这就要求控制器具有良好的实时性和快速响应能力。本次设计了一款全数字控制的小型地面移动机器人运动控制器，具有控制、功率驱动及各种保护等功能。采用ARM9作为运动控制器的主控芯片，DSP作为分布式控制芯片，重点设计了DSP控制器的硬件电路。这些电路包括DSP最小系统、电机驱动、电机电流检测、电机位置检测及电机过压欠压保护，并对其主要电路进行了详细的分析。ARM主控制器与DSP分布式控制器之间利用CAN总线进行通信。采用速度环及电流环的双闭环控制，并且引入积分分离PID控制作为速度调节器的控制算法，对传统的PID控制进行了改进。在设计硬件电路和控制算法基础之上，完成了DSP控制软件的设计。软件设计主要包括主程序设计及各种中断子程序设计。中断子程序又包括电机换相及速度计算子程序、PWM输出子程序、速度控制子程序、CAN总线通信子程序等。关键词：移动机器人，ARM9，DSP运动控制器，无刷直流电机，PWMABSTRACTAbstractInpresent,themobilerobothasbeenapliedmoreandmorewidely.Ithasbeenusedinallhumanlife.Ithasbecomethefocusstudytocompletethedangeroustaskssuchasinvestigation,removeexploderandfireprotectionwithmobilerobot.Withthemobilerobotbecomingmoreandmoreintelligent,therequirmentofmotioncontrollerhasbeenimprovedincreasingly.Itrequiresthecontrollerwithgoodreal-timeandrapidresponsecapacity.Thestudyhaddesignedamotioncontrollerofmobilerobotwithfullydigitalcontrolsystem.Ithadthefunctionofcontrol,powerdriverandvariousoverloadprotection.TheARM9processorwasusedinthemotioncontrollerasmaincommandchipandDSPchipsasthedistributedcontrollers.ThehardwarecircuitsofDSPcontrollerhadbeendesigned.ItincludedtheleastcontrolcircuitofDSP,thecircuitofmotordrive,checkcurrent,positiondetectionofmotor,over-voltageandunder-voltageprotection.Themaincircuitshadbeenanalyzeddetailed.ThemainprocessorARM9anddistributedprocessorsDSPusingCANbuscommunicatewitheachother.Themotioncontrollerhaddoubleclosedloopswhichwerespeedloopandcurrentloop.ThetraditionalPIDcontrolhadbeenimproved.TheintegralseparationPIDcontrolhadbeenusedinthespeedreguator.Basedonthehardwarecircuitsandthecontrolarithmetic,thesoftwaredesignoftheDSPcontrollerhadbeencompleted.Itincludedthemainprogramandvarioussubprogramsofinterrupt.Theprogramofmotorcommunication,speedcalculation,PWMoutput,speedcontrol,communicationwithCANandsoonwerealsoincludedinthesubprogram.Keywords:MobileRobot,ARM9,DSPMotionController,BLD