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四轮驱动轮式机器人的差速转向及其力矩匹配
资料介绍
在全球能源危机和环境污染的加剧,对汽车工业提出了严峻考验。电动汽车作为新能源汽车的重要发展方向之一,引起了世界各国汽车研发部门的关注。四轮移动机器人具有与电动汽车相类似的机械结构和控制系统,其软硬件设计借鉴了电动汽车的设计原理。 本文首先介绍了轮式机器人在各个国家的研究历史和发展现状,着重介绍了电子差速系统。在详细分析比较了多个电子差速方案之后,确定采用直流无刷轮毂电机的四轮独立驱动电子差速方案。 接着本文设计了轮式机器人的硬件实验平台及其控制系统的软件。控制系统的控制芯片采用16位单片机英飞凌XC164CS,利用其输出多路PWM波驱动电机运转并捕捉轮毂电机内部传感器输出的霍尔信号,从而由软件计算车轮反馈速度,形成速度闭环。 接下来本文对轮式机器人的运动学和动力学进行了建模和分析计算。并以此为依据确定了轮式机器人平地,直线上坡和平地转向的差速控制策略和动力匹配策略。 根据前面确定的差速控制策略和动力匹配策略,分别建立了基于模型的PID速度控制系统和转矩的模糊控制系统。 最后,对两种控制系统运用Matlab软件进行仿真,在轮式机器人样机上进行试验,通过大量的试验和仿真的数据及图形,验证了轮式机器人运行稳定性。
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