基于惯性导航的扫地机器人系统设计

针对扫地机器人行进中姿态控制难和无规划式清扫等问题,设计了一种以STM32F030R8T6微控制器为主控制器,以单轴陀螺仪GGPM01为姿态角检测传感器及以弓字形清扫方式为路径规划法的扫地机器人系统。因陀螺仪数据存在随机误差和噪声干扰,故采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和光电编码器数据进行融合,计算出机器人当前的偏航角最优估计值。再以最优偏航角和机器人速度为反馈量构成串级比例、积分、微分(PID)控制,实现机器人的直线行驶,最后采用弓字形算法实现路径规划。通过系统的仿真及软件测试,机器人以10.2～12.6 m/min的速度完成弓字形路径规划,最大角度偏移量为0.4°,验证了扫地机器人的功能特性及算法的有效性。     

多功能智能搜救小车的设计

针对某些灾难现场救援人员无法及时到达,设计了基于STM32F103VE单片机为核心控制芯片的多功能搜救小车。利用红外热释电传感器、影音录制、温湿度检测、光强检测、车距检测、无线传输等子系统采集幸存人员、灾难现场影音资料、温湿度、光线强度、小车的前后障碍物距离等数据,实时传输给救援人员,为救援指挥部提供有价值的参考信息,实现从盲目救援到理性救援的重要转变。最后,通过实验测试证明各子系统工作正常,安全可靠,达到设计要求。     

无交换中心电话系统的设计

设计了一种无交换中心的电话系统。信号的发送、接收、信号检测及信道管理等传统交换机要做的工作有各个话机来共同协调完成,使用微处理器STM32F105实现对整机的控制,语音处理芯片N681386实现语音之间的模数和数模变换,系统之间由NRF24L01实现无线通信,适合在野外使用。文中给出了整体设计框图和软件设计方案。     

关于教学用扩音器的改进

教学用扩音器存在携带不方便、耗电量高和续航能力弱等缺点,为了解决这一问题,制定了一个教学用扩音器的改进的方案。本项目使用STM32C8T6单片机芯片作为整个装置的控制主体,辅助芯片NRF24L01控制无线模块对无线话筒的调制频率。改进教学用扩音器更加方便教师教学时使用麦克风和电子教鞭,提高教学质量,活跃课堂气氛,提高学生的学习兴趣。     

智能储能系统的设计与实现

智能储能系统运用单片机对采集到的光照强度数据进行滤波处理,再将数据反馈给云台调控系统,并通过PID算法实现对云台稳定的控制,实现最大强度的将光能转化为电能并储存到锂电池中;同时通过双机交互模式实现了数据远距离传送,并将数据发送到手机端,利于远程查看与监控数据,对于电路系统利用稳压二极管和防倒灌保护二极管确保充电过程安全,经检测,该系统操作简单、性能可靠技术指标达到设计要求,具有良好的检测及控制性能。     

光纤陀螺稳定平台控制系统的设计与实现

针对重力测量中海空重力仪需要时刻保持稳定的垂直指向的问题,设计了一种双环比例、积分、微分(PID)控制方法来控制平台水平,隔离外界扰动;针对力矩电机设计中存在死区的特性,提出了一种死区补偿函数,减小电机死区对控制精度的影响;针对双环PID参数难以整定的问题,设计了一种优化的差分进化（DE）算法,减小参数整定时的工作量。仿真和实测实验结果表明,基于双环PID控制和死区补偿的系统稳定性高,控制精度优于30″;改进DE算法的参数整定性能优于遗传(GA)算法和粒子群(PSO)算法,且计算量小。     

压电微动平台的改进PID控制

为使压电微动平台具有良好的静动态特性,即响应快,超调量小,无振荡及稳态误差小,采用比例、积分、微分(PID)控制法来对其进行定位控制。将常规PID控制中积分环节的矩形积分改进为梯形积分,以提高压电微动平台的控制精度;采用微分分离法对常规PID控制中的微分环节进行改进,以使压电微动平台在具有良好稳定性的情况下,具有很快的响应速度。实验验证了压电微动平台改进PID控制的有效性,结果表明,压电微动平台对4μm阶跃参考位移的响应时间为0.05s,输出略有超调,但无振荡,且稳态误差几乎为0;在变幅值三角波及任意波形参考输入作用下,压电微动平台的输出可很好地跟踪输入。     

4英寸锑化铟晶体自动生长控制研究与实现

锑化铟(InSb)晶体是一种中波红外光电子材料,在工程实践领域已得到广泛应用。但锑化铟晶体受温场结构和其固有特性的影响,在生长过程中表现出对温度(功率)变化的敏感性和滞后性相矛盾的特点,导致在生长过程中自动控制较难。该文开展了针对锑化铟晶体对温度(功率)变化滞后性和敏感性的工艺研究与实验,分析了滞后时间与功率改变量之间的关系,通过算法解决了相应的问题,最终实现了4英寸(1英寸=2.54 cm)锑化铟晶体自动化控制生长。     

直流电机复合定位控制系统的研究

特性及伯德图分析显示,比例、积分、微分控制器(PID)与压电陶瓷微位移定位系统(PZT)在直流电机定位控制过程中表现出较强的互补性.利用这一互补性,可构建直流电机复合定位控制系统(CPCS).运用Matlab软件对系统进行建模和仿真,动态响应曲线表明,对阶跃及连续参照位移信号,该系统可根据定位位移大小和定位精度要求,进行PID控制与PZT控制之间的自动切换,完成对目标定位物体的动态跟踪,实现快速精确定位,效果优于单一定位控制器.     

单片机无线通信系统的设计与实现

介绍了以STC89C52单片机为控制核心,以SPI总线接口为主从连接方式,选取nRF24L01为无线模块的的单片机无线数据通信系统。主要介绍了系统组成、硬件电路及软件设计。该系统能可靠稳定的实现无线数据传输,也便于扩展,应用于各个无线通信领域中。     

微小型无人机全姿态增稳控制系统的设计与实现

针对传统微小型无人机在飞行过程中存在的稳定性问题,指出影响稳定的因素。提出一种基于三轴陀螺和倾角传感器构成全姿态增稳控制系统的设计方案,采用EWTS82三轴陀螺和SCA100T双轴传感器组成姿态增稳硬件控制,结合软件增稳控制,成功应用到某型微小型无人机上。大量的试飞结果表明,基于三轴陀螺和倾角传感器构成的姿态增稳控制系统优于传统的测量单元,有很好的应用价值。     

基于DSP和FPGA的机器人声控系统设计与实现

介绍了一种基于DSP和FPGA的机器人声控系统。在语音采集上,将DSP芯片TMS320C5509和音频芯片TLV320AIC23相结合进行语音的采集。在软件开发上,开发环境采用CCS 3.1,语音特征向量采用美尔频率倒谱系数,模式匹配和训练采用隐马尔可夫模型,实现了语音指令的识别。在动作控制上,采用FPGA作为机器人头部动作逻辑控制器,使机器人能够根据非特定人的语音命令做出规定的头部动作。     

基于AVR单片机的仿生机器鱼控制系统设计及实现

针对一种小型鲹科鱼类进行了分析，在此基础上设计了机器鱼的机械结构及控制系统。机械结构采用平行四连杆机构串连形式实现尾鳍运动，同时设计了具有单自由度的翼形胸鳍。控制系统采用AVR单片机为核心控制器，以上、下位机控制的结构，建立了仿生机器鱼的控制系统框架，上位机为运动规划管理级，下位机为直接控制级，并详细介绍了控制系统的软、硬件设计。最后，对尾鳍运动进行了数学建模及运动仿真，结果表明，该控制系统参数化机器鱼的运动，容易实现机器鱼游动中姿态间的转换，控制效果较好，达到了设计要求。     

嵌入式小型实时电视跟踪系统的设计与实现

为解决目前电视跟踪系统体积庞大、结构复杂、系统兼容性差等问题,设计了一种集视频处理、云台运动控制、摄像机自动调节于一体的实时跟踪系统。系统采用双DSP处理器结构,把数据处理和系统控制分开;并将图像预处理、DPRAM实现、I^2C总线逻辑以及字符叠加等功能集成在一片FPGA中实现;直接用户接口（DUI）功能可使系统脱离上位机独立进行工作。程序采用模块化设计,便于系统升级和其他算法的嵌入,使之亦可作为不同跟踪算法的测试平台。多次外场实验表明,该系统速度快,兼容性强,性能稳定,能满足各种不同现场的要求。     

无线局域网安全探测系统的设计与实现

无线局域网作为有线网络的延伸,得到越来越多的应用,在政务办公方面,带来了诸多信息安全问题。论文提出了一种无线局域网络安全探测系统的构架,该系统通过获取空中的无线数据包,分析覆盖范围内的无线局域网通讯协议,及时发现周边无线网络的安全隐患。文中给出了无线局域网设备的发现与探寻实现方法,经测试表明该设备可以有效地监测周围正在使用的无线局域网的安全特征,并能追踪到其相对位置,为无线局域网络提供安全支撑。     

吸尘机器人控制系统设计

介绍一种基于ARM7微控制器的清洁机器人控制系统.该系统实时性高,功能完备.包括控制器、传感器部分、电机控制部分和人机接口部分.由碰撞传感器、超声波传感器和接近传感器来探测周围的环境,由直流电机带动两个驱动轮旋转,结合旋转编码器的反馈信息进行路径规划.经过实验证明了设计的可靠性,实现了清洁机器人的自动清洁行走功能.     

三足全向移动机器人运动控制系统的设计与实现

全向移动机器人可以在不改变自身位置的情况下实现多方向的快速运动,在全向移动机器人领域中以三足全向移动机器人最为突出。本文为保证机器人运动控制系统的实现,对控制系统硬件结构进行了设计、选型、优化,最后选择了利用MSP430单片机作为运动控制系统微控制器,搭载无线通信模块、电机驱动模块、传感器模块的移动机器人控制系统方案。     

机器人系统中通信中间件的设计与实现

在分布式网络环境中,多个机器人节点间的信息交互与协同越来越多。在分析了机器人系统间的通信特点之后,提出了基于DDS的通信中间件。该中间件实现了基于主题的发布订阅,为机器人提供实时、可靠的数据传输能力。利用中间件的心跳消息,实现了机器人网络的动态重组,有效地支持了机器人节点的动态加入与退出。通过模拟实验对通信中间件的传输延迟进行了测试,实验表明该中间件能够有效地适应机器人系统应用对通信的要求。     

足球机器人底层自动控制系统硬件

介绍一款足球机器人底层自动控制系统的硬件。他由LPC2132微控制器、LM629运动控制芯片、L298恒压恒流桥式驱动芯片、BIM-433(418)-F无线收发模块等器件构成。该设计采用嵌入式芯片LPC2132满足系统高性能的要求。LM629实现了智能PID自适应控制,简化了软件设计,较好地解决了复杂运行算法的瓶颈问题。无线收发模块体积小,通信速率高,抑制杂波干扰强。该系统特点是:硬件系统结构简单、集成度好、运行可靠、动态品质优良、控制精度高。     

一种红外探测与跟踪系统的仿真设计和实现

介绍了一种基于舰载平台的双波段红外探测与跟踪系统仿真的设计与实现 ,其目的是为舰载指控系统数据融合提供目标信息。该仿真包括目标与背景辐射亮度的计算、传感器虚警概率和检测概率的计算 ,以及产生目标与背景红外图像的方法和目标跟踪的实现。