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移动机器人控制系统是移动机器人的运动控制部件,对机器人的平稳运行起着重要的作用。随着新的控制算法的应用和电子技术的发展,移动机器人正朝着高速、高精度、开放化、智能化、网络化发展,对运动控制系统也提出了更高的要求。移动机器人要实现高速、高精度的位置控制和轨迹跟踪,必须依赖先进的控制策略和优良的运动控制系统。 在本文中,按照控制系统的要求,选定以ARM微处理器LPC2119作为核心芯片进行运动控制系统的设计。论文中研究了基于LPC2119的移动机器人控制系统的硬件实现方案,系统的软件设计采用的了基于嵌入式实时系统的设计方法,电机的速度控制采用了先进的模糊PID控制技术。 首先,介绍了移动机器人的硬件构成,着重讲述可LPC2119控制电路的设计方法,串口电路的设计以及电机转速的测量;介绍了直流电机的选择方法,推导了机器人运动平台的动力学模型,完成了电机驱动电路的设计和调试;根据机器人的功能要求设计了应用于机器人的传感器系统,包括精密超声传感器,碰撞开关传感器,避碰超声传感器的设计。 其次,介绍了讲述了机器人软件系统的设计方法,引入了嵌入式操作系统的概念。首先着重介绍了μCOS-Ⅱ的移植方法和移植过程,涉及了各个文件的修改方法;然后讨论了机器人系统软件的任务划分方法,并采用模块化方法编写了各个任务;最后介绍了避碰超声子系统的软件设计过程,介绍了RTOS51的移植方法,相应的任务设计方法。 最后,介绍了模糊PID控制器的设计及其在ARM上的实现方法。首先介绍了移动平台的数:学模型;然后讨论了模拟PID控制器、数字PID控制器的数学模型,提出模糊PID控制器的设计方案;应用MATLAB的SIMULINK模块实现的普通数字PID控制器与模糊PID控制器的比较;最后使用基于μCOS-Ⅱ的软件设计方法,将模糊控制器程序实现并移植到ARM控制器上。