基于ARM的车间环境监测机器人设计

为满足工业生产过程车间中的环境监测需求,提出了一种基于ARM核心单片机,气体传感器,温湿度传感器,摄像头和Wi-Fi图传模块,姿态传感器模块的车间环境监测机器人,并设计了其软硬件方案。机器人通过滑模控制器进行平衡底盘角度的镇定,PID控制器进行平衡底盘速度的镇定,保证了机器人底盘的通过性能。在实验室环境中进行实验。实验验证表明,在复杂的工业生产车间环境中,该机器人能很好地通过复杂的车间环境,完成车间环境监测任务,并且将环境数据通过无线Wi-Fi模块回传给上位机,提供一种有效的车间无人监测方案,提升了工作效率,保证了人员和设备的安全。

基于Buck电路的机器人底盘能量缓冲系统设计

为解决地面移动机器人底盘突发高功率运行时电源供电功率不足的问题,设计了一种基于Buck电路的机器人底盘能量缓冲系统。对Buck电路进行了建模,应用串级PID控制器以实现功率和电压闭环,在MATLAB/Simulink环境下进行了系统仿真。仿真结果表明,该系统可以实现超级电容的恒功率充电和恒压控制,在底盘电源功率不足的情况下,超级电容能提供有效的功率补充。

基于变结构控制的二阶自抗扰控制

结合变结构控制器抗扰性能强,调节速度快和结构简单的特点,提出一种基于变结构控制器的二阶自抗扰控制器。首先,设计了系统的相轨迹和一种变结构控制律,使得系统具有更强抗扰能力和更快的调节速度。在带宽近似不变的情况下,可以通过调节参数改变系统的抗扰性和调节时间。证明了系统的稳定性,研究了变结构控制器的参数选取问题,考虑扩张状态观测器的观测误差,分析了参数选取对系统抗扰性的影响。最后,采用仿真实验测试了控制器的性能,实验结果表明,相比基于PD控制的标准自抗扰控制控制器,该控制器在调节时间、抗扰性及参数整定上均更优。

基于STM32的激光通信系统设计

激光通信具有保密性强、通信容量大、重量轻、功耗和体积小、制造和维护费用低等特点。为满足民用领域对于激光通信的需求,设计了一种基于STM32的激光通信系统。该系统由激光发射模块、激光接收模块,STM32F407主控模块组成,采用双音多频方式进行调制。在实验室环境下进行了环回通信实验,实验表明,系统具有较长的通信距离,较高的通信速率,实现了数据的稳定收发。该激光通信系统具有成本低,通信稳定性强,保密性好等特点,为民用激光通信提供了解决方案。