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的迅速發(fā)展，農業(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率和產品質量，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個轉動關節(jié)，通過對轉動關節(jié)的控制可以實現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建一個具有轉角位置反饋功能的關節(jié)運動控制系統(tǒng)。
　　文章首先根據采摘機器人手臂5個轉動關節(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，一方面接收磁旋轉編碼器反饋的實際輸出值，然后對二者構成的控制偏差進行PID運算，輸出控制電壓進行修正，從而實現關節(jié)轉角位置的閉環(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，然后按照結構化設計的思想，依次對以ARM微處理器LPC2114為核心的主控制模塊、由L298驅動芯片與直流力矩電動機55LYX02組成的驅動模塊和采用AS5045磁旋轉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、電機轉向控制程序設計和基于PWM波的電機轉速控制程序設計。
　　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。對比仿真結果得出以下結論:采用模糊自整定PID控制，系統(tǒng)的響應速度加快、調節(jié)精度提高，穩(wěn)態(tài)性能變好，而且沒有超調和振蕩，具