基于DSP的兩輪自平衡式機(jī)器人平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、兩輪自平衡式機(jī)器人是一種新型輪式機(jī)器人，其設(shè)計(jì)應(yīng)用了倒立擺模型的控制思想，由于該模型本身帶有的自不穩(wěn)定性和多耦合性的特征，所以控制起來(lái)較為復(fù)雜，但是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小的優(yōu)勢(shì)以及零轉(zhuǎn)彎半徑的特點(diǎn)使其能夠在較為狹小的空間內(nèi)完成行走與運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，這在物流領(lǐng)域及其他特殊場(chǎng)景下有很高的應(yīng)用價(jià)值，與此同時(shí)，這種特性用作其他功能性設(shè)備的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)時(shí)，能夠提供更好的靈活性及通過(guò)性;另外其控制理論與開發(fā)方法在類似機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中也具有拓展性和參

2、考價(jià)值，因而具有較高的研究意義與實(shí)用價(jià)值。
　　本文從兩輪自平衡式機(jī)器人平臺(tái)的軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，介紹基于DSP的系統(tǒng)硬件構(gòu)成，模塊化與可疊加拓展的硬件接口設(shè)計(jì);分析主要的平衡控制算法原理，并基于MATLAB/Simulink和針對(duì)DSP C2000系列控制芯片TMS320F2806x的硬件支持包，應(yīng)用前述控制原理進(jìn)行以角度控制為主，速度、方向控制結(jié)合的系統(tǒng)控制模型搭建;結(jié)合外設(shè)接口、數(shù)據(jù)采集以及相關(guān)數(shù)據(jù)通訊模塊的設(shè)計(jì)，最后通過(guò)E

3、mbedded Coder功能進(jìn)行硬件系統(tǒng)配套設(shè)置，實(shí)現(xiàn)嵌入式代碼的自動(dòng)生成。最終將代碼燒錄進(jìn)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，調(diào)試參數(shù)與功能，實(shí)現(xiàn)兩輪自平衡式機(jī)器人平臺(tái)的控制運(yùn)行，并進(jìn)行必要的二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行數(shù)據(jù)的觀測(cè)。
　　測(cè)試結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的軟硬件開發(fā)方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)兩輪機(jī)器人平臺(tái)自身的功能，更在硬件上提供了二次開發(fā)的接口，軟件上提供從基于模型設(shè)計(jì)到代碼運(yùn)行的快速實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證，為兩輪自平衡式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了一種創(chuàng)新性的軟硬件設(shè)計(jì)