基于ARM的采摘機器人關節(jié)運動控制研究.pdf

1、隨著計算機和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械將邁入高度自動化、智能化時期。采摘機器人的應用可以提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件，解決勞動力不足等問題。
　　本課題所研究的采摘機器人的機械手臂具有5個轉(zhuǎn)動關節(jié)，通過對轉(zhuǎn)動關節(jié)的控制可以實現(xiàn)對機械手臂的運動控制。
　　本文主要論述了如何以ARM微處理器LPC2114、L298運動控制芯片、永磁式直流力矩電機55LYX02以及AS5045磁旋轉(zhuǎn)編碼器為關鍵器件，通過搭建硬件平

2、臺和設計控制程序構(gòu)建一個具有轉(zhuǎn)角位置反饋功能的關節(jié)運動控制系統(tǒng)。
　　文章首先根據(jù)采摘機器人手臂5個轉(zhuǎn)動關節(jié)的控制要求，從整體上設計出關節(jié)控制系統(tǒng)的控制方案。即關節(jié)控制系統(tǒng)與上位機是主從式二級CPU的關系，二者通過CAN總線進行通訊;關節(jié)控制系統(tǒng)系統(tǒng)一方面接收上位機發(fā)出的給定值，一方面接收磁旋轉(zhuǎn)編碼器反饋的實際輸出值，然后對二者構(gòu)成的控制偏差進行PID運算，輸出控制電壓進行修正，從而實現(xiàn)關節(jié)轉(zhuǎn)角位置的閉環(huán)控制。
　　論文概述

3、了采摘機器人關節(jié)控制系統(tǒng)的硬件組成，然后按照結(jié)構(gòu)化設計的思想，依次對以ARM微處理器LPC2114為核心的主控制模塊、由L298驅(qū)動芯片與直流力矩電動機55LYX02組成的驅(qū)動模塊和采用AS5045磁旋轉(zhuǎn)編碼器為反饋器件的反饋模塊的原理和設計方法進行了分析和探討，給出了實際的電路圖或原理圖。
　　在軟件設計方面，論文從宏觀上將控制系統(tǒng)分為初始化模塊和運行模塊，并分別對各個模塊的程序進行了設計。其主要內(nèi)容包括:系統(tǒng)初始化程序設計、P

4、ID控制原理及PID控制程序、電機轉(zhuǎn)向控制程序設計和基于PWM波的電機轉(zhuǎn)速控制程序設計。
　　為了使控制效果更加理想，本文將PID算法與模糊控制相結(jié)合，應用模糊自整定PID理論對關節(jié)控制系統(tǒng)的算法進行了優(yōu)化。在MATALB/Simulink環(huán)境下，分別構(gòu)建傳統(tǒng)PID控制和模糊自整定PID控制模型，并進行了仿真。對比仿真結(jié)果得出以下結(jié)論:采用模糊自整定PID控制，系統(tǒng)的響應速度加快、調(diào)節(jié)精度提高，穩(wěn)態(tài)性能變好，而且沒有超調(diào)和振蕩，具