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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
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學(xué)生姓名
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學(xué)????號(hào)
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年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(2)班
指導(dǎo)教師及職稱
?副教授
學(xué)????院
工學(xué)院
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20????年?????月?????日
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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
全向機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字）
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1、?選題研究意義：
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?????機(jī)器人作為人類最偉大的發(fā)明之一,長久以來一直受到國內(nèi)外的研究人員的關(guān)注,而全向機(jī)器人的研究無疑是智能機(jī)器人研究中最具有挑戰(zhàn)性的研究課題之一。它涵蓋了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、智能控制理論、傳感器技術(shù)等諸多學(xué)科的知識(shí),基如此使得對(duì)全向機(jī)器人的研究已經(jīng)成為了人工智能和機(jī)器人學(xué)的研究熱點(diǎn)。每年舉辦一次的亞太機(jī)器人國內(nèi)選拔賽中是典型的全向機(jī)器人的比賽平臺(tái)。全向機(jī)器人比賽既是高科技應(yīng)用于娛樂的一種體現(xiàn),也是培養(yǎng)人工智能、自動(dòng)化領(lǐng)域科技人才的重要窗口,同時(shí)也是促進(jìn)全向機(jī)器人領(lǐng)域科技進(jìn)步的有效途徑,其研究意義深遠(yuǎn)而重大。
??????隨著近年來全向機(jī)器人比賽的熱烈展開,吸引了越來越多的國內(nèi)外大學(xué)投入更多人力物力到比賽中,各參賽隊(duì)伍的水平也在逐年提高。然而比賽過程中全向機(jī)器人普遍存在中斷不受控制、啟動(dòng)及控制較慢、無法達(dá)到預(yù)定位置、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小、運(yùn)行速度較小、動(dòng)作的精度不高等問題。全向機(jī)器人要想在比賽中完成既定任務(wù),必須有一個(gè)控制精度高、穩(wěn)定性好的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。全向機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是指控制機(jī)器人按照預(yù)先規(guī)劃好的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人性能有最直接的影響。
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2、?國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
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?????移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)，其運(yùn)動(dòng)控制是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，也是移動(dòng)機(jī)器人軌跡控制、定位和導(dǎo)航的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制常采用PID控制算法，其特點(diǎn)是算法簡單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高，但需要精確的數(shù)學(xué)模型才對(duì)線性系統(tǒng)具有較好的控制效果，對(duì)非線性系統(tǒng)的控制效果并不理想。模糊控制不要求控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，因而靈活、適應(yīng)性強(qiáng)?？墒?，任何一種純模糊控制器本質(zhì)上是一種非線性PD控制，不具備積分作用，所以很難在模糊控制系統(tǒng)中消除穩(wěn)態(tài)誤差。
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參考文獻(xiàn)：
[1]??趙偉.移動(dòng)機(jī)器人路徑跟蹤及運(yùn)動(dòng)控制的研究[D].濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué),2009.
[2]??朱學(xué)剛等.全向足球機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)模型研究.機(jī)械電子,2006.
[3]??何效飛.基于模糊自適應(yīng)控制的全向移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制研究[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2012.
[4]??徐德.室內(nèi)移動(dòng)式服務(wù)機(jī)器人的感知、定位與控制[M].北京：科學(xué)出版社,2008.
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研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
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1、?研究目的：
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???針對(duì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀存在的問題，結(jié)合運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行條件，設(shè)計(jì)采用模糊PID控制方法來實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)機(jī)器人車輪轉(zhuǎn)速大范圍誤差調(diào)節(jié)，將模糊控制和PID控制結(jié)合起來構(gòu)成參數(shù)模糊自整定PID算法用于伺服電機(jī)的控制，使控制器既具有模糊控制靈活而適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制精度高的特點(diǎn)，使運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)兼顧實(shí)時(shí)性高、魯棒性強(qiáng)及穩(wěn)定性等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并可通過模糊控制規(guī)則庫的擴(kuò)充，為該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方便添加其他功能。
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2、研究內(nèi)容：
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1)?運(yùn)動(dòng)學(xué)模型設(shè)計(jì)
2）運(yùn)動(dòng)學(xué)期望速度轉(zhuǎn)換矩陣
3）基于模糊PID的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)
?4）附加功能模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
?5）各模塊程序編寫綜合實(shí)驗(yàn)
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3、研究路線及方法：
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1)?對(duì)四輪底盤進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析做出運(yùn)動(dòng)學(xué)坐標(biāo)模型
2）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型列出運(yùn)動(dòng)學(xué)方程計(jì)算對(duì)稱四輪的移動(dòng)參數(shù)
3）將參數(shù)傳入基于模糊PID的運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行模糊處理
4）根據(jù)經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)對(duì)四輪進(jìn)行伺服驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)行全方位移動(dòng)
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4、預(yù)期成果和條件保障：
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??????基于模糊化PID控制器設(shè)計(jì)的機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)全方位任意角度移動(dòng),任意路線移動(dòng)，穩(wěn)態(tài)誤差幾乎可以被忽略,同時(shí)可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)出具有多功能的機(jī)器人,如避障機(jī)器人等。
電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室具有良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),導(dǎo)師具有多年的創(chuàng)新實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),具有可靠地課題完成保障。
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進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
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2012年12月01日至2013年02月28日?????收集資料
2013年03月01日至2013年03月20日?????根據(jù)四輪底盤做出運(yùn)動(dòng)模型并根據(jù)轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算移動(dòng)參數(shù)
2013年03月21日至2013年04月10日?????設(shè)計(jì)基于模糊PID的運(yùn)動(dòng)控制器和附加功能模塊
2013年04月11日至2013年04月20日?????編寫各模塊控制程序進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)
2013年04月21日至2013年05月06日?????完成畢業(yè)論文并修改調(diào)整
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論證小組意見
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??????????????????????????????組長簽名：
????????????????????????????????????????????????20????年???月???日
專業(yè)委員會(huì)意見
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??????????????????????????????專業(yè)委員會(huì)主任簽名：
???????????????????????????????????????????????20???年???月???日
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