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两轮自平衡机器人建模与仿真
两轮自平衡小车是倒立摆的一个延伸，其在自动控制领域是一个非常经典的例子，有很大的研究价值，本文讲述倒立摆自平衡小车的建模与仿真，讲述的比较深刻。
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动态贝叶斯网络
动态贝叶斯网络（Dynamic Bayesian Network, DBN），是一个随着毗邻时间步骤把不同变量联系起来的贝叶斯网络。这通常被叫做“两个时间片”的贝叶斯网络，因为DBN在任意时间点T，变量的值可以从内在的回归量和直接先验值（time T-1）计算。DBN是BN（Baysian Network）的扩展，BN也称作概率网络（Probabilistic Network）或信念网络（Belief Network）。前言不确定性理论在人工智能机器学习、自动控制领域已经得到越来越广泛的应用。本书以当前国际上不确定性研究领域的核心工具—动态贝叶斯网络为线索,进行了动态网络推理算法、平稳系统动态贝叶斯网络结构学习模型设计、非平稳系统动态网络变结构学习模型设计、基于概率模型进化算法的动态贝叶斯网络结构寻优算法的研究。推理算法以隐变量作为划分依据,讨论了离散、连续、混合模型的推理算法,并进行了算法复杂度及应用领域的讨论;结构学习研究首先从度量体制人手,讨论了动态网络度量体制的可分解性,提出了平稳及非平稳系统网络结构学习模型,以及基于贪婪算法思想的遗传算法寻优思想;最终将推理及结构学习理论用于无人机路径规划、战场态势感知、动态数据挖掘、自主控制领域,并通过大量仿真检验。本书的研究工作得到了西安工业大学专着甚金及国家自然科学基金重大研究计划(90205019)的资助。本书全面系统地介绍了动态贝叶斯网络的相关理论,重点介绍了动态网络的经典应用和国内外的新发展。全书共分9章。第1章概述了动态贝叶斯网络的产生与发展、基本操作及表达。第2章和第3章为本书的理论基础部分,首先从静态网络已经取得的理论成果及研究内容人手,由浅入深引出动态贝叶斯网络的基本概念及研究方向,确定本书将要解决的主要问题:DBN推理问题和连续变量的DBN结构学习问题。第4章在第3章基础上,详细讨论了三类动态贝叶斯网络的推理即隐变量离散、隐变量连续、隐变量混合DBN推理;隐马尔科夫模型是所有离散动态网络的基础,故首先介绍其表达及推理,由此派生出其他离散动态网络,并讨论了奶何将复杂离散网络转化为简单HMM的方法,通过算法复杂度实验分析,明确了离散动态网络的相应属性,得出了相应结论,为合理选择DBN推理算法提供依据;在推理中,若系统参数未知或为时变系统,必然涉及参数学习,故在讨论三类网络的推理中亦涉及参数学习问题。第5章从静态网络结构度量机制入手,讨论并推导出动态贝叶斯网络结构用于网络结构度量的BIC及BD度量机制;通过描述基于概率模型进化算法的构图基础,引出动态贝叶斯网络结构学习机制,即基于贝叶斯优化(BOA)的动态网络结构寻优算法,BOA算法的关键是根据优良解集学习得到动态贝叶斯网络,以及根据动态贝叶斯网络推理生成新个体,前者更为重要,按照本书提出的基于贪婪箅法思想的遗传算法解决动态网络学习,然后应用动态贝叶斯网络前向模拟完成后一步。第6章在此基础上,刻画了基于BD度量体制的平稳动态系统DBN结构学习模型设计,并通过仿真验证了其有效性针对非平稳随机系统DBN的结构学习模型,提出了一种自适应窗口法用于在线自适应学习变结构DBN结构,仿真结果可行。第7章在第4章DBN推理理论的基础上,从以往UCAⅴ路径规划中使用的方法以及涉及的定义、术语等出发,讨论了静态路径规划、动态路进规划及空间路径规划三方面的基本问题,通过对原始 Voronoi图的改进,提出了平面改进型Voronoi图、空间改进型 Voronoi图的概念,以及平面及空间动态路径重规划区域原则等,为动态路径规划提供有力的整体构型支撑,进而应用前几章理论基础,建立基于DBN的战场环境感知模型,仿真结果均表明了构图及动态决策模型的正确性。第8章在DBN推理及结构学习的理论基础上,将其用于自主优化及动态数据挖掘。将BOA及基于概率模型的遗传算法的静态图形的优化机制进行推广,提出了一种动态优化的新方法,利用DBN作为t到t+1代转移网络,适时改变优化的基本条件,实时确立新的种群及优化的方向,使得自主智能体在无人干预下顺利完成一系列复杂任务成为可能,将变结构DBN结构学习模型设计用于动态数据挖掘,实时确定个因素之间的关系。第9章通过两个典型的应Ⅳ用实例,将DN推理学习理论进行融合,并用于实际模型。附录给出了与DN结构度量相关定理、性质的证明,为读者进一步研究和学习动态贝叶斯网络提供参考。本书是作者近年来潜心学习和研究国内外不确定性算法理论、方法和应用成果的一个总结。在本书的编写过程中,得到了西安电子科技大学焦李成教授和清华大学戴琼海教授及英国BankUniversity陈大庆教授的热心指导和鼓励,新加坡南洋理工大学的王海芸博土后审阅了书稿,并提出了许多宝贵意见,特向他们表示衷心的感谢。由于涉及内容广泛及限于作者的学识水平,书中疏漏和不当之处在所难免,希望读者不吝赐教指正。作者目录第1章图模型与贝叶斯网络1.1图模型简介1.2动态贝叶斯网络鲁+垂香曲1.3动态贝叶斯网络应用研究1.3.1动态时序数据分析与挖掘曾··會世57781.3.2无人机的态势感知与路径规划1.3.3.进化算法与动态贝叶斯网络混合优化…10第2章静态贝叶斯网络…112.1静态贝叶斯置信网络2.2贝叶斯网络的特点与应用范围……………152.3贝叶斯网络的研究内容162.3.1计算复杂性162.3.2网络结构的确定问题2.3.3已知结构的参数确定问题…………182.3.4在给定结构上的概率计算…4福通而看高自曲着看西画192.3.5贝叶斯网络推理算法…………………19第3章动态贝叶斯网络基础283.1从静态网到动态网283.1.1概述283.1.2推导…………………………293.1.3动态贝叶斯网络表达要鲁垂鲁鲁中t曲·曹市壘曾曹吾普·量313.2动态贝叶斯网络的研究内容…………353.2.1动态贝叶斯网络推理……………………363.2.2动态贝叶斯网络学习…………………………39第4章动态贝叶斯网络推理464.1隐变量离散动态网络推理464.1.1模型数学描述…………………464.1.2马尔科夫的研究内容…4.1.3隐马尔科夫推理学习仿真…534.1.4隐马尔科夫其他拓扑形式…………564.1.5一般离散动态网络和隐马尔科夫关系584.2动态贝叶斯网络推理算法性能分析604.2.1动态网络转化隐马尔科夫仿真…614.2.2离散动态网络推理算法比较仿真……634.2.3连续动态网络推理比较仿真………724.3模糊推理与隐马尔科夫结合炮火校射……………754.3.1概述…音曲曹香音音音吾晋自粤吾·自·754.3.2模糊动态网络环境感知框架754.4隐变量连续动态网络推理4.4.1模型数学描述…794.4.2卡尔曼滤波图模型推理·日·曹曹曾鲁····804.5混合隐状态动态贝叶斯网络834.5.1模型数学描述……b音量章申曾要中命要即命·甲看834.5.2混合动态贝叶斯网络推理864.5.3混合动态贝叶斯网络学习89第5章动态贝叶斯网络结构学习算法……915.1动态贝叶斯网络结构度量体制…………915.1.1概述…………915.1.2动态网络的贝叶斯信息度量935.1.3动态贝叶斯网络BD度量965.2动态贝叶斯网络度量分解性能分析省着带鲁曹曹曹鲁鲁鲁虚鲁鲁中·985.3构建动态网络结构寻优算法…1145.3.1基于概率模型的进化算法…1155.3.2基于贝叶斯优化构造动态网络结构算法…1165.3.3学习动态贝叶斯网络……………1185.3.4动态夏叶斯网络推理1275.4基于贝叶斯优化构建动态网络结构算法仿真…128第6章动态贝叶斯网络结构学习模型1346.1平稳系统动态网络结构学习模型设计1346.1.1模型设计1356.1.2仿真试验1386.2变结构动态网络自适应结构学习模型设计…………1446,2,1模糊自适应双尺度1446.2.2动态系统非平稳程度和平稳性的测量1516.3非平稳系统网络结构学习仿真试验153第7章基于动态贝叶斯网络的路径规划1657.1无人机平面静态路径规划…1657.1.1基本概念……………1657.1.2基于相同威胁体的路径规划…1667.1.3不同威胁体下平面路径规划1717.1.4路径细化暨要命要曹吾帝吾辛事壶要面要吾吾曹中垂要晋吾曹事1767.2无人机动态路径规划1787,2.1概述1797.2.2平面动态环境下局部路径构图原则1797.2.3威胁变化下无人机平面路径规划………1827.2.4突发威胁体下无人机平面路径重规划研究1867.3无人机空间路径规划研究………………………1907.3.1空间改进型 Voronoi图………1907.3.2威胁变化下局部路径构图区域原则1957.3.3局部路径选择原则及战场感知模型…197第8章基于动态贝叶斯网络的自主控制…1998.1概述…1998.2快速构建决策网络结构方法…2008.2.1链形决策网络模型的建立………2018.2.2决策网络树形模型结构学习算法…2048.2.3一般决策网络结构学习算法2058.3进化算法与动态网络混合优化……2068.3.1算法基本思想2068.3.2转移网络作用中鲁鲁··章鲁···自··………2108.3.3混合优化自主控制算法描述…2108.3.4混合优化自主控制算法软件实现………211第9章无人机自主控制应用研究2249.1基于混合优化的无人机路径重规划.2249.1.1自主控制过程描述2249.1.2混合优化无人机路径规划仿真…2259.2无人机攻击多目标路径规划………………2379.2.1自主控制过程描述……………2389.2.2初始动态网络图构型2399.2.3无人机自主攻击多随机运动目标仿真240附录贝叶斯网络局部结构度量数学基础250A.1链形模型局部结构度量250A.2树形模型局部结构度量253A.3局部贝叶斯网络度量………………………………257参考文献…………………………………262
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pspice编程技术
学习pspice的入门资料，很适合初学者。EDA工具应用丛书Spice/ PSpice绵程技术高燕梅房蔓楠编A995B9電子工業出版Publishing House of Electronics industry北京· BEIJIⅠNG内容简介在众多的计算机辅助设计(CAD〕工具软件中,pie程序是精度最高、最受欢迎的软件丁具许多EDA系统软件的电路模我都分都是用ice序来完成的。本书系统讲述spie/ PSpice編程技术,并提供大量的编程仿良实例。全书分为7章1第1章介绍Spie程序的功能和特点;第2章和第3章分别介绍 PSpice Is版和wnws版的编程电路图绘制电路分析及波形处理方法;第4章介绍元器件的spce模型及参数;第5章介绍各种spre数学宏模型和系统宏模型;第6章绘出常用电路的仿真实例;第7章讲述运行 Spice序时可能出现的不收敛现象以及克服不收敛问题的方法本书可作为大中专院校电子类专业的教材或实验考书,也可供屯了系统设计、开发人员和电路设计爱好者参考a未经许叮,个得以任何方式复制或抄袋本书之部分或全内容。版权所有,侵权必究图书在版编目【CP}数据Spic:e/FSpice编釋技术/高燕悔房蔓楠编著.—北京:电子工业出版社,2002.6(EDA|县应用丛书sN7553691RI.S…〗.①高…②房…Ⅲ.电子电路一计算机辅助设计一应用软件, pice/Pspice-程序设计tY. TNI02屮国版本图书馆CP数据核字(2002)第035519号责任編辑:张来盛印刷:北京大宇星印圳出版发行:电了工业出版社htp://ww.phei. Com.cn引京市海淀区万寿路173信箱邮编100035经销:各地新华书店于本:787×10921/16印张:1925字数:4928千字版次:2002年6月第1版2002年6月第1次印刷印数:6000册定价:2800元凡购买旦子L业出版社的至书,如有缺损问题请向购买书店调换。若书店售缺请与本社发行部联系联系电话:(C0)68279077臃着计箅机技术的飞速发展,计算杋辅助设计(CA门)技术已成为屯路设计工程师不吁缺少的有力工具。国内外电子线路CA软件的相继推出与版本更新,使CA技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域,如电路图的绘制、模拟电路仿真、逻辑电路分析、优化设计、印刷电路版的布线等。CAD技术的发展使得电子线路设计的速度、质量和精度得以保证在众多的CAD工具软件中,Spce程序是精度最高最受欢迎的软件T具,许多EDA系统软件的电路模拟部分是应用 Spice程序来完成的。Ppie是Spce程序应用在P!上的程序,它的主要算法与 pire相同。由于 PSpice A/程序集成了模拟与数字电路的仿真运算法,它不仅订以仿真单一的模拟电路或数字电路,而H可以有效、完善地仿真模拟和数字混合电路。经过多年的改版, PSpice AD以其强大的功能炇高度的集成性而成为现今最受欢理的电路仿真软件。 PSpice程序已被另一家在FDA领哦的大公司 OCAD并购,更名为 OrAD PSpice A/D,版本升级为v。根据多件来对 Spice程序的学习和讲究我们认为,然pice程序不断升级,各种版本的编辑窗口变化多端而豆新功能不断发展,令初学者眼花缭乱,但如果能首先掌握Spie程序的基本编程语言,即 pice pos版的編程方法,了解Spi程序的基木计算方法和常用模型,就掌握了pice程序的真谛,任何版本的pice程序都能轻松驾驭。基于这一点,衣编群本书时,我们以 PSpice的0s版为例,详细讲解 Spice的基本编程语言,由浅入深,求消晰易懂。这是本书与其他Psce程序书籍不同的重要特点,希望读者在使用木书时会有深刻体径杯书内容分为7章。第1章概要介绍$pe序的功能和特点;第2章详细介绍PpieDOS版的编程方法和各种分析功能对各种元器件及电路给出了编程示例使得初学者很容易掌握;第3章洋细介绍 ISpice Windows版应用轶件的电路图绘制和电路分析、数据波形处理方法;第4章详细介绍二极管丑r晶体管、MOS场效应管等器件的模型电路及参数,并有详尽的图形公式讲解;第5章介绍应用 PSpice程序编程功能实现的各种数学宏模型和系统宏模型,这些宏模型可以内置于电路系统中,代替部分电路模块的功能或作为测试源,乜可以代替不需设计的屯路部介,使得电系统的分析测试简化,精度提髙;第6章给出·些常用电路的仿真实例;第7章介绍运行spie程序时可能出现的不收敛现象和克服不收敛问题的方法本书的主要特点(1)适用于初学者。本书对DO版的ppie程序作了详细约介绍,给出了各种电路的编程举例;对 Windows版 PSpice程序的各种菜单命令给出了详细的说明,使初学者能很快学会绘制电路图的方法,并应用各种指令进行分析,打印输出结果。(2)适用干木科、专科学牛和电路设计爱好者。学优布学会应用spic程序后,可以随时方使地利用 Spice软件检查作业,完成电路设计编程和课程设计任务如果他们对电路的基木理论不清楚,就不会有正确的运算步骤也不能从程序中得到正确的解答,这时学生就需要修改稆序。这种反复运算的过程是教会学生本理论的有效方法。电路教学实践表明,孜科书中的与颞没钌作一的题,最好的解答往社是越出常规的。理论学习好的学生,往往不一定能解决实际的工程问题,从而不能话应激烈的市场竞争的需要。实际的工程问题必狐通过反复设计实践来解决。应用 spice程进行设计,能够培养学竺的创造性思绁。(3)Spie序是实验师的好帮手。粗通计算机技术的教帅可以通过本迅速地掌握ice编程技术将其应川于实验教学,既可以鼓助学牛进行创造性的实验活动,可以桰助学生加深理解理论分析的步骤和结果。在应用实际元器件和仪表进行实验时,由于元器件、设备和时间的限制,学生只能徹一些确定的实验:而应用spce教件进行设计,学生可以进行多种电路实验,将多种设计方案输入计算机,用 Spice软件调测设计电路,比较改进设计结果些实际也路的成功设计,可以更加激发同学们的创造热情,迅速提高他们的电路设计能力(4)为1程技术人员提供了详尽的模型资料和有效的宏模型。读者在设计电路时,可根楞设计需要选定模型参数,在调测屯电路时可以通过修改模型参数来得到最设计结果。由于编著者水平有限加之吋问仓促;书中难免有不妥之处,敬请读者批评指正:。编著者202年1月目录第1章论…(l)第2章 PSpice DOS版编程…看司即甲4p■即甲p甲唱自即看■口口申d『p自11■■督會血血血11■2.概述111……………,……………………(4)版 PSpice的组成2.]2 PSpice的装与运行翻山酯■口鲁鲁■一口即……………(5)2.2屯路描述…………(5)221电路描述语句自■中中■山2.2.2分柝指令格式………2.2.3输出指令格式中·中·P…(10)2.24简单程序举例…………(10)2.3元器件描述………(11)23.1元件描述语付………23.2器件描述语句……………………………………………………………………(20)2.3.3屯源描述语句■■L■昌L山昌山▲(49)4分析指令(55)4.1直流分忻指令……■■卜■P■鲁■自曾血自自血自血自■自血■■血■■血自鲁自■血b曲會血………(55242交流分析指令(57)24.3噪声分析指令57)244膦态分析指令………………亠郾·■·▲·↓↓↓↓中·dpc+■鲁■q(582.4.5傅里叶分析■■■58)2.5输出指令■日「■■■早,■■『卩q卜■↓■4晋b量b………(59)2.s.1数据打印评句……………………(59)2.5.2文本绘图语句…………………f6l2.5.3图形后处理程序(62)2.5.4打印宽枣话何62)2.6其他功能描述语句P·14昌山如■+--中『甲中即『『日『日4d『‘(63)2.0.1任选唤培句4聊ψψ■中φPp中p白pq◆F(63)26,2结束语句……(64)2.6.3包含话句………………………(64)2.7子电路与库函数日申曾·曾平4甲·個■■冒PPPP■宁■4■b■個自自■鲁血自鲁d咖·■卩聊即p聊(64)2.7.l器件模型语句 MODEL〔65)2.7.2库函数调用语句UIB65)2..3子电路调用语句SHKT…………s…………*(66)28数字电路模拟■■■■冒P冒4bb■凸山……………………(6)8.1概述662.8.2数字电路器件………………678.3数宁信号游72)2.8,4数电路的 P=pice分析·督■■『■冒?冒■會4會■1■■■■‘‘■t76第3章 PSpice Windows版编程833.1概述(833.2绘制电路原理图■■冒冒冒■1冒冒■■■『■冒■■■曾■■■■■■■833.2.1打开 Schematics程序项3.22绘图窗计的址能建84)3.2.3绘图常用命令顶853.3电路分析司口■■■◆■●■血曲(92)3.3.1打开Fps耙序项鲁血■923.3.2 PSpic:e常用角令项…923.4杳看输出波形…………………………………(933.4.1打开Prb程序项(933.42Pmhe窗冂的功能键…(3343Prhe常用命令项■■■■■■P■血l自自■L自·_甲■唱司·■■……………(953.5建立元件库……9?3.5.L打开Pats程予项……;………3.52元件库窗口的功能键冒士14■+■b93.5.3Pars常用命仝项……甲甲郾·!···』■▲--rT……(99)3,6激励源编辑器……(1033.6.1打开激励源绢辑窗口,……s"…""………(1033.6.2激源编辑窗口的功能键(104)激动源编器常用命令项3.7设汁举例卜:4幽■山■■■▲甲曾番甲晋P晋量青↓dd画晶1103.7.谩计一个数字电路……(LlO3.7.2温度分析实例………■音鲁白中中P中甲甲P『TPP■個◆自冒t(1I537.3噪声分析实例…(1203.7.4傅甲叶分析实例…;;…7.5多数分析实例………………(124)3.7.6 Mante Carlo分析与性能分析…………………(127)37.7最荣悟况分析;q■■T■■■■(l3第4章Spce元件模型与模型参数…………………(1344. I Spice二极管模刑■冒■1■■中1344.1.Ⅰ大注人电流的-极管静态DC模型(]364.1.2极管信号模型…■■■■■■■I38极管的温度模型1384.2双极型晶体管模型和参数提取……(1394.2.上BT模型慨述∴……………………"…(l39)4.2.2lrs-M钏l模型…(14l)4.2.3 Gummel-Pon模型p:4日由·亠‘(1454.3MGS场效应管(MOET)模型参数和提取(150)4.3.1 MOSFET的Sice一级静态镆型(150)4.3.2 MOSFET_·级静态模型·(1524.3.3M0SFET_级静态模型·A.·.日.B4L日.BB昌吾4↓bh如昌4吾山聶如亠↓4亠(154)4.3.4 MOSFET Spice棋型的比较■1■‘』中中中中中中中山十啬4鲁山平『■+一(155)44结型场效应晶体管(JFFT)模型和参数提取………………………………(157)4.4]N沟道JFF静态模型…■血■函■幽血………(158)4.4.2JEY大信号模型(159)4.5砷化镓金属≯导体场效应晶体管( GaAs mesfet)模型1自中……(160)4.6数字器件模型(161)4.6.l逻辑门电路………………………………**……(1614.6.2融漫平卩■甲P甲↓甲罾↓晋甲■■!甲青罾晉甲■■『卜鲁昏■晋}■_■■d晋d矗啬(16446.3可编程逻辑器件(PLA……(167)4.6.4数字UO接口子电路……………………………;……"(]70)4.6.57400系列TT和CMOS模型库(173)4.66CM84000系列模型库(184)4.6.7数字器件型举例………r…………………(187)第5章Spce数学宏横型(192)5.1数学功能宏模型……………………………………………………(192)5.L.电压加法器太模型T平■■『冒■■■■■■■■昌…(192)5.1.2电压乘法器宏模型…■甲qF『冒PP■曾………s…s……s………:(193)5.1.3电生除状器宏模型(195)5L4电压平方室模型(196)5..5理想变压宏模型h■甲甲普平罾甲甲■p■■b▲pt(197)5.L.6电压求平主根宏模型………………(198)5..7三角波/弦波转换器(20)5..8电压柑移电路(202)5l.9电压积分器宏模型看号『冒晋■■血dq·号司鲁■■■唱自血◆血■■自■■■p甲聊要L4↓(204)s.上,10电压徽分宏模型…;(206)5.].1电压绝对连宏模型…■■■矗■bt(207)5.].12电压峰值深测器宏模型LL山L山(2105.1.13频率乘法………………∴…(2lt)s.1.14频率除法据……(213)5.1.15频率加法据减法器……(215)5.].16相泣探测器(217)5.1.17传输线宏嫫型…号P■甲↓【■冒h219)5.1.18施密特触发器宏模型……;………………………………………(220)5.1.19电压取样一保持电路宏模型4■郾司郾■4L晶………………………(223)5.].2咏冲宽变调制器宏模芈…………(2245.1.21电压填度调制器宏模型……(226)5.L.22电压对数放大器宏模型■■■(228)5.1,23N次根提取电路宏模型…(229)5.1.24拉氏变换宏模型…………………(232)5.2系统方程去模型…(232)52.]微分方程纤的积分型模拟法……………………………(232)5.2.2微分方程组的微分型模拟法………(236)5.23网络函数的Sice电路模型…(238)53非线性器件的Srie模型…………………,…………(246)5.3.1传感器件的Sice瞬念分析…:(246)5.3.2负值电慼和电容的Spie宏模型T?冒■T冒P250533运算放大器的Spe宏模型…………………(252第6章常用电路编程实刨…………………………………………………………(259)第7章 Spice的收斂问题(290)7.1什么是收敛问题鱼山d山血d血血dp血■■p甲1甲4·甲"qP+P290)7.2如何解决收敛问题……bdd■d…(290)7.2.]解次不收敛问题的思路……(290)7,2.2解决不收敛问题的可行力法…………(291)7.2-3解袂不收问题的条件参数和指令…(2927.3常见的错误信息…………甲甲司罪郾甲【即着L着4■■d·4画斗香山4·…(293)參考文献………………………(299)
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matlab sift特征提取
本人也是刚刚学习，代码亲字试过，希望对大家有帮助，大家一起学习交流，我也是从别人那考来的代码
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MATLAB 对离散点进行圆拟合
MATLAB 对一系列的离散坐标点进行圆拟合 返回拟合圆的中心坐标和半径
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agv的plc控制
这个文档主要介绍plc的整套对agv的开发过程对现实还是有一定的积极意义的长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:6日期:20/b月&日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、维印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口,在年解密后适用本授权书。2、不保密駟。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名:日期:0/年6月孑日导师签名:日期:年/月。日摘要AGV自动导航车是现代物流领域的一个重要的研究课题。在工业领域柔性化生产中越来越重要,高性能、高有效性的AGV控制器受到国内外学者的高度重视。本文采用模糊控制方式,针对AGⅴ小车的响应速度、稳定性要求,设计实现了一种基于运动学模型的AGV控制系统。该控制系统按功能模块化设计硬件电路,由电杌驱动模块、路径识别模块、避障模块、通信模块组成。电机驱动模块由直流无刷电机驱动模块和电机速度检测模块组成,实现对直流无刷电机的控制;路径识别模块由位置检测模块和站点识別模块组成,实现小车对路径的识别,达到对路径跟踪控制的目的;避障模块实现小车的安全性;通信模块由CAN通信模块和无线ⅵi模块组成,实现控制系统的通信。小车的测试实验表明,先后给以80mm和-100mm的位置偏差,AGV小车能够在3s内对位置偏差进行修复,小车速度振幅控制在±10mm/s,小车位置偏差修复后,3s时间内,速度可回调到位置偏差前的速度,即小车回“零位”的速度比较快,表明AGⅴ控制系统的平稳性好,能够很好实现对路径的跟踪,同时也能及时的应对运行过程中的误差突变。关键字:AG;运动学模型;磁导航;模糊控制ABSTRACTThe Automatic Guided Vehicle (AGv) is an important research topic in the fieldof modern logistics. Flexibility in the field of industrial production more and moreimportant, the AGV controller which has the high performance and the highefficiency has been received the extensive attention by scholars both at home andabroad. This paper adopts the fuzzy control method, in view of the aGv car responsespeed and stability requirements, the design has realized one kind of AGv controlsystem based on kinematics modelThe control system hardware circuit is designed according to the functionmodular, the motor drive module, path recognition module, obstacle avoidancemodule, communication module. Motor driver module is composed of brushless dcmotor driver module and motor speed detection module, realize the control for thebrushless dc motor. Path recognition module is composed of position detectionmodule and site identification module, realize the aGv for the path recognition,achieve the goal of the path tracking control; Obstacle avoidance module to realizethe safety of the car; Communication module of Can communication module andwireless wifi module composition, realization of the control system ofcommunicationThe test results show that, successively give 80mm and 100mm positionaldeviation. the location of the AGv can within 3s to fix position deviation, vehiclespeed amplitude control in the plus or minus 10mm/s after repair the car positiondeviation, within 3s the speed can be back to the front of the position deviation ofspeed, the car back to " zero"speed is faster, the results show that the AGv controlsystem have good stability, a good path tracking, and can provide timely responsesduring the operation of the error mutationKeywords: AGV; Kinematics Model; Magnetic Navigation; Fuzzy Control目录摘要ABSTRACT…命命命中苹命命品哪命命命哪请自品中“非哪非命命命哪第一章绪论1AGV概述…12AGV国内外发展现状…121国外发展历史及现状122国内发展历史及现状13AGV的引导方式14本文的主要工作和主要问题.b自.身自命看非世看带看音萨世看中·宁非命●学●122455141本论文的主要工作…142本论文解决的主要问题第二章AGV车体结构及运动学模型建立21AGV结构分类。B西自鲁自·切是息甲带导211三轮结构2.12四轮结构213五轮或六轮结构.22AGV的性能指标23AGⅤ的组成幽·命命66778924AGⅤ运动状态分析申·自意25AGⅤ小车对电机的基本要求1026AGV的运动学模型27本章小结12第三章AGNV控制系统硬件设计3IAGⅴ控制系统整体结构.1332AGV控制系统研究方案32ICAN总线通信模块即14322无线wif模块15323电机实时速度检测看·。专中●·音专中324磁导航传感器组3.2.5障碍检测18326AGV小车对线路与站点的识别鲁·。感垂品自世品身岳一益自备自e非你ee非物9327AGV小车位置判断33硬件系统组成21331控制器芯片应用说明.1332电机驱动模块24333电源模块…633.4通讯模块命命命命··命命自命命●2734本章小结28第四章AGV路径跟踪控制方法研究41AGⅴ控制策略选择42模糊控制简介…294.3模糊PD控制器.3043.1模糊PD控制器的数学模型查看着看看看昏春●●●43,2模糊PID控制器的控制思想3143.3AGⅴ控制系统模糊控制必要性…3144模糊PID控制器设计…3344.1模糊PID控制器的输入输出量的确定…344.2模糊控制规则的设计.节。申春。鲁合。节是看看。节.自DD春3345模糊PID控制器的仿真…昨非···命e命自···总最46本章小结38第五章AGV控制系统软件设计51引言3952编译环境的介绍.....12053控制软件设计鲁暴非画非最命自曲曲自自非非命春告音春鲁D看41531产生PWM的程序流程.53,2电机实际速度检测模块程序流程425.3.3避障控制模块程序流程….534驱动控制模块程序流程中学鲁鲁鲁。鲁。●44535CAN总线通信模块程序流程.54本章小结45第六章系统测试与结果分析6.1路径跟踪测试.4662避障能力测试63本章小结总结和展望看中·49参考文献看●。。意非。。市中自看非如鲁致谢附录A(攻读学位期间发表论文及专利目录)55第一章绪论第一章绪论1.1AGV概述现代制造工艺的飞速发展,带动了柔性制造系统FMS和柔性装配系统FAS的迅速发展。中国早在“十一五”规划中就制定了侧重于科学和技术的发展,以先进的制造技术来提高企业的竞争力。自21世纪开始,物流的发展成为一个新热点。现代物流行业,尤其是西方的设备和实现技术已经达到很成熟的水平。目前,现代化物流格局已经形成以信息技术为核心,以信息、运送、卸载、自主化仓储、库存统计、自主化配货、包装等专业技术为支撑的现代化物流技术4。而自主导航车AGV是实现AGVS、FMS、CIMs的关键基础设备,是实现现代物流自动化和智能化的核心技术之—pAGV( Automated Guided Vehicle)是自动导航小车的英文缩写,是一种自主驾驶、无人操纵、以电池为动力的自动化运输设备,装有电磁或者光学等非接触自动导向装置和独立寻址系统。它的主要特点表现为具有可编程功能、安全保护装置、启停装置以及搬载功能并能在上位机的监控下,根据给定的起点和终点自主地沿预设的导引路径行驶,安全到达目的地,完成搬运卸载任务。其已经成为仓储物流自动化系统、柔性生产线、柔性装配线的重要设备。资料显示,在整个产品生产的过程中,用于加工和制造仅仅只占有5%的时间,剩余95%的时间主要用于包装、储存、装卸和运输;而在美国、日本和欧洲发达国家,直接劳动成本所占生产成本的比例不足15%而且这一比例还在不断下降,而储存、运输所占的成本却占总成本的40%7。因此各工业强国把降低物流成本作为提高企业竞争力的重要措施,在这样的背景下,AGⅤ小车广泛地应用于各行各业,并受到了极大的欢迎。12AG国内外发展现状AGⅤ是伴随着叉车技术和机器人技术产生并发展而来的,但都是为了实现货物的自动搬运为目的的3。随着技术的不断发展,AGV的功能不断完善,应用领域越来越大。硕学位论文121国外发展历史及现状AGV在国外起步早、发展快。首次出现在公众视野的AGV原型车于1913在美国福特汽车公司下线,该原型车首次将有轨引导的小车代替原来使用在汽车底盘装配线上的输送机,根据福特公司对外公开的资料,该小车将装配时间缩短了15小时,极大地提高了生产效率,从此AGv就步入了高速发展的时代例1953年,世界上第一台AGV由美国 Barrett Electric公司研制成功,采用真空管技术自动跟踪钢丝索行走。1954年,由英国人首先去掉了地面上的导引轨道,研制出了采用埋线电磁感应方式跟踪路径的AG。50年代末,AGV开始在欧洲推广使用。1959年,AGV系统在美国开始应用山。由文献-5,12,3]可知:直到70年代,AGv仍然主要采用电磁感应方式引导。AGv的优越性促使其不断发展,应用非常广泛,特别是在工业强国。随着物流系统的完善,AGV系统逐渐与计算机技术相融合,六十年代,计算机技术开始参与AGV系统的控制和管理;1969年,AGV首次在瑞典投入使用,主要集中在制造业12截止到六十年代和七十年代初, Barrett, Webb、 Clark公司占有市场大部分的AGV销售份额;同时在这个时期,AGV导引方式开始发展五花八门,各种环境的适应加速了AGⅤS的迅速发展。八十年代欧洲的AGV技术开始转移到美国,而且随着计算机控制系统的加入,美国使AGv的性能更加先进,AGⅤ控制器可靠性进一步加强,运输量进一步增加;此时,美国的AGV生产商由23家(1983年)增加到74家(1985年),全美国使用AGV的数量增加到3900多台101。1990年,AGⅴ制造强国瑞典NDC开发出新型的基于激光引导的AGV控制系统。同时,AGⅤ在日本的应用也比较成熟。到1988年,日本的AGV制造企业达到20多家,如比较知名的企业大福、 Fanuc公司、村田公司等。日本也成为使用AGV最广泛的国家之一。随着AGV技术的不断提高,美国、日本、欧洲等发达国家的使用已经非常广泛。现在的AGV控制系统装有车载计算机、通讯装置、安全装置和货物装卸设施,自动化程度很高,应用领域相当广泛,汽车制造、造纸、印刷、医药行业是使用量最大的行业,约占全球AGV总销量的80%15。目前,AGV的发展趋势是研究无固定引导路线、高度自由的AGV。122国内发展历史及现状我国第一台AGⅣ在1975年由北京起重运输机械研究所完成,该AGⅤ采用电磁
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