具有容错功能的无线遥控器的研究和设计

摘要

本文以实现对喷浆机器人的无线控制为基本指导思想，以提高控制系统的可靠性为要求，依据容错控制理论，设计了具有容错功能的无线遥控器。遥控器的控制系统采用低功耗设计，以MSP430单片机为核心，采用双模静态容错控制方式。 本论文首先对单通道遥控器的硬件构成、遥控器的通信原理进行了介绍，对其中的一些关键问题如：高、低电压之间的电平转换、MSP430的串行通信方式等做了详细阐述。遥控器的数据传输是通过基于射频芯片的无线数传模块来实现的。本系统采用的是双模冗余系统，两个模块电路互为热备份，系统的容错控制部分主要包括：仲裁器、自动切换开关和时钟同步部分。仲裁器充分体现了容错控制的设计意图，对双机运行的结果进行比较并控制自动切换开关的通道输出，以决定将哪一个模块电路做为主电路。论文的后半部分主要讲述了遥控器接收端的轨迹规划和对容错系统进行可靠性评价的方法。轨迹规划是通过示教方式取得机器人的几个有特征的路径点，运用直线插补算法和圆弧插补算法来实现对喷浆机器人的路径规划，本论文中的轨迹规划是基于中型喷浆机器人的工作任务而设计的。论文的最后部分介绍了运用马尔可夫链来进行容错控制系统可靠性评价的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

1系统概述

1.1绪论

1.2容错控制原理

1.3本章小结

2单通道无线遥控器的方案设计

2.1喷浆机器人的总体介绍

2.2遥控器原理

2.3 MSP430单片机

2.4 A/D转换模块

2.5开关量的输入

2.6 430单片机与数传模块之间的串行通信

2.7无线数传模块

2.8接收部分的设计

2.9本章小结

3容错系统的设计方案

3.1系统的自检测设计

3.2仲裁器的设计

3.3时钟同步的设计

3.4本章小结

4轨迹规划

4.1轨迹规划的基本概念

4.2直线插补算法

4.3圆弧的轨迹规划

4.4控制量的计算

4.5本章小结

5可靠性分析

5.1可靠性评价准则

5.2可靠性的马尔可夫描述

5.3系统可靠性模型的建立

5.4本章小结

参考文献

致谢