【正文】 模擬器。 圖 5 暫時性錯誤輸出 本文介紹了一種新型的模擬器，基于 MATLAB 代碼，并允許用戶調(diào)試 MATLAB 他們導(dǎo)航算法、室內(nèi)環(huán)境、集噪聲，觀察模型、建設(shè)與不同的驅(qū)動機(jī)制、傳感器內(nèi)部和外部傳感器的機(jī)器人模型。所有上述職能的模擬器了已經(jīng)經(jīng)過設(shè)計的實(shí)驗(yàn)是顯示模擬器是可行的、有用的和準(zhǔn)確的 2D 室內(nèi)機(jī)器人導(dǎo)航。 (ii) the untested algorithm may damage the robot during the experiment。 but it provides very primitive functions and is more like a demonstration rather than a simulator. Some other robot simulators, such as Ropsim [3], ThreeDimSim [5], and RPG Kinematix [6], are not specially designed for the development of autonomous navigation algorithms of mobile robots and have very limited functions. Among all the mercial simulators, Webot from Cyberbotics [4] and MRS from Microsoft are powerful and better performed simulators for mobile robot navigation. Both simulators, . Webots and MRS, provide powerful interfaces to build mobile robots and environments, excellent 3D display, accurate performance simulation, and programming languages for robot control. Perhaps due to the powerful functions, they are difficult to use for a new user. For instance, it is quite a boring job to build an environment for visual utilities, which involves shapes building, materials selection, and illumination design. Moreover, some robot development kits have builtin simulator for some special kinds of robots. Aria from Activmedia has a 2D indoor simulator for Pioneer mobile robots [8]. The simulator adopts feasible text files to configure the environment, but only support limited robot models. However, the majority of mercial simulators are not currently supporting On the other hand, Matlab programming that provides a good support in matrix puting, image processing, fuzzy logic, neural work, etc., and can dramatically re。 (iv) the transient state is difficult to track precisely。圖形的拖套接口被需要 ； (三 )在一些環(huán)境復(fù)雜的直觀視圖，觀察模擬的計算成本高昂，并使模擬很慢； (四 )板載的攝像機(jī)現(xiàn)場不會顯示在真正的時間；并在此版本中支持 (五 )只有一個機(jī)器人。此函數(shù)是重要的視覺基于算法的實(shí)驗(yàn)。模擬器使所有正在運(yùn)行的結(jié)果，所設(shè)計和這些結(jié)果也適合真正的機(jī)器人，引用所給 予的結(jié)果。該錯誤是可以接受的考慮的三角剖分的不明朗因素。它可靠地避免了一切障礙。通過分析的數(shù)據(jù)和意見，實(shí)時視頻流和噪聲生成模塊完美和提供不如我們預(yù)料的結(jié)果。換句話說，只能向前移動機(jī)器人。后導(dǎo)航，這些數(shù)據(jù)將輸出，以及一些基本的統(tǒng)計結(jié)果。模擬器將這些數(shù)據(jù)與當(dāng)前框架的圖像繪制，并刷新輸出圖像。關(guān)于繪制的源代碼基于貝利的開放源碼 [7]。 DrawImage(l_noise, obv, map, m_noise)。 obv = getObservation(tpose, beacons)。 DrawRobot(Rob,[0,0,0],[0,0,0])。 3（ a） 整體 視圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 33 3（ b）擴(kuò)大后的一部分 圖 3 模擬器的視圖 圖 4 輸出視頻 寬直線表示墻的環(huán)境；圖 3(b)在左邊的輪是機(jī)器人的真實(shí)位置和右邊是{Routine Refresh: calculation the current drawing } {all parameters} = getParameter(configure_file)。 用戶 子例程，因此獲得性的觀察圖像只是這樣從板載的相機(jī)，在現(xiàn)實(shí)世界中。 真正的機(jī)器人姿態(tài)和信標(biāo)的安排，很容易推斷出可以檢測機(jī)器人，以及距離和方向觀察到的信號。 通常情況下，機(jī)器人獲得使用其板載的傳感器，內(nèi)部的里程、外部聲納、 CCD 相機(jī)等數(shù)據(jù)。用戶導(dǎo)航算法是作為 MATLAB 功能測試，稱為 OAM 研究報告提出的。沒有此功能，機(jī)器人可以去穿墻而過像幽靈一樣，如果用戶關(guān)閉 OAM 和機(jī)器人在程序中有一些錯誤。盡管障礙避免模塊安全模塊是重要的它不是本文中討論。這些數(shù)據(jù)是內(nèi)部模塊用于構(gòu)建系統(tǒng)和觀察的模型。每一對環(huán)境中定義的點(diǎn)和程序配置模塊連接點(diǎn)與直線的連續(xù)劇，視為在墻上的這些行。模擬器調(diào)用這些子例程，并使用結(jié)果來控制的移動機(jī)器人。某些參數(shù)和設(shè)置由用戶定義的該接口模塊和文件可以獲取這些定義。這些模塊中，已做了一些基本的簡單的分析。 ? 實(shí)時顯示正在運(yùn)行的處理和意見。 ? 觀察模型設(shè)置 ；模擬計算的機(jī)器人可以看到的可以依法精確的機(jī)器人姿態(tài)、攝像機(jī)，參數(shù)和環(huán)境的圖像幀。第三部分描述了擬議的模擬器的用戶界面。使用此模擬器，我們可以營造環(huán)境、選擇參數(shù)、建立子例程和在屏幕上顯示輸出。例如，矩陣的逆操作可能需要功能有數(shù)百行；但在MATLAB 中有一個簡單的命令。此外，一些機(jī)器人開發(fā)工具包具有內(nèi)置的模擬器的幾種特殊的機(jī)器人。 商業(yè)的模擬器，從 Cyberbotics[4] Webot 和太太從 Microsoft 功能非常強(qiáng)大，更好地執(zhí)行移動機(jī)器人的導(dǎo)航的模擬器。例如，MOBOTSIM 是 2D 模擬器的窗口，它提供了一個圖形界面，以構(gòu)建環(huán)境 [1]。好的模擬器可以提供許多不同的環(huán)境，以幫助研究人員能夠找出他們在不同種類的移動機(jī)器人的算法中存在的問題。 關(guān)鍵字：移動機(jī)器人，導(dǎo)航，模擬器， MATLAB 導(dǎo)航是核心能力的移動機(jī)器人。不幸的是，大多數(shù)商業(yè)機(jī)器人模擬器不支持 Matlab。同 時感謝張玉萍老師對我的設(shè)計做了細(xì)心的檢查，指出錯誤，并予以改正，并在設(shè)計過程中所遇到的難題都給了非常重要的意見，讓我在她 的悉心幫助和支持下，能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識，理解畢業(yè)設(shè)計的要求并在設(shè)計中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)設(shè)計。串級控制的副回路對于進(jìn)入其中的擾動具有較強(qiáng)的抑制能力。 在本次設(shè)計中，應(yīng)用的串級控制系統(tǒng)對于擾動的處理非常合理，可以更好的處理系統(tǒng)的擾動因素。因此，針對需求利用串級控制系統(tǒng)設(shè)計化學(xué)反 應(yīng)釜很有必要。其些生產(chǎn)過程往往伴隨物化反應(yīng)、生化反應(yīng)、相變過程等，過程機(jī)理十分復(fù)雜。1s、 T1s 值，結(jié)合選定的衰減曲線法已給定單位調(diào)節(jié)規(guī)律，按衰減曲線法整定參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，算出主、副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值。2s 上，把副回路作為一個環(huán)節(jié)，用同樣的方法整定主回路的參數(shù)，求的 amp。2s，直到得到副回路過渡過程衰減比為 4:1 的曲線，即得到如圖 49 所示的階躍響應(yīng)曲線，此時 amp。s、 Ts 值，結(jié)合選定的衰減曲線法已給定單位調(diào)節(jié)規(guī)律，按衰減曲線法整定參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，計算出主、副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值。經(jīng)過 MATLAB 的初步仿真可得單位階躍響應(yīng)原始曲線圖如圖 43 所示： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 17 圖 43 單回路控制原始曲線圖 采用衰減曲線法整定調(diào)節(jié)器 PID 控制參數(shù)，將主調(diào)節(jié)器的比例度置于100%，用單回路控制系統(tǒng)的衰減（ 4:1）曲線法整定，逐步降低副回路的比例度 amp。 它用積分時間 T 來表示其作用 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 16 的強(qiáng)弱 ， T 越小 ， 積分作用越強(qiáng) ， 但積分作用太強(qiáng)時 ， 也會引起震蕩。比例調(diào)節(jié)及時 ， 有力 ， 但有余差。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “ 超前 ” ，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。因此，比例 +積分 （ PI） 控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤 差。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或簡稱有差系統(tǒng) （ System with Steadystate Error） 。 比例 （ P） 控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型 時，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 PID 控制廣泛適用于化工、冶金、石油、熱工等工業(yè)生產(chǎn)中。 圖 41 模擬 PID 控制系統(tǒng)原理框圖 在 工業(yè)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中，最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律是比例積分微分控制，簡稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié) PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常用的控制算法，在工業(yè)生產(chǎn)過程中， PID 控制占85%～ 95%，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)的發(fā)展，許多先進(jìn)的 PID控制涌現(xiàn)出來得到了廣泛的應(yīng)用。為文成課題打下硬件基礎(chǔ)。對裝 有易結(jié)晶、易凝固物料的裝置，蒸汽流量調(diào)節(jié)閥選用氣關(guān)式。例如，鍋爐供水調(diào)節(jié)閥一般采用氣關(guān)式，一旦事故發(fā)生，可保證事故狀態(tài)下調(diào)節(jié)閥處于全開位置，使鍋爐不致因進(jìn)水中斷而燒干，甚至引起爆炸危險。 圖 32 溫度變送器的原理框圖 調(diào)節(jié)閥的作用方式 調(diào)節(jié)閥開、關(guān)形式的選擇主要是考慮在不同工藝條件下安全生產(chǎn)的需要。 溫度 變送器 檢測信號要進(jìn)入控制系統(tǒng)，必須符合控制系統(tǒng)的信號標(biāo)準(zhǔn) 。為了保證副回路為負(fù)反饋。即使主通道各個環(huán)節(jié)放大系數(shù)極性乘積必須為正值。 串級控制系統(tǒng)中，必須分別根據(jù)各種不同情況，選擇主、副控制器的作用方向，選擇方法如下： ，選定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式后，按照使副控 制回路成為一個負(fù)反饋系統(tǒng)的原則來確定的因此，副控制器的作用方向與副對象特性、執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式有關(guān)其選擇方法與簡單控制系統(tǒng)中控制器正、反作用的選擇串級調(diào)節(jié)方法相同，這時，只是將主控制器的輸出作為副控制器的給定就行了 ：當(dāng)主、副變量在增加 （ 或減小 ） 時，如果由工藝分析得出，為使主、副變量減小 （ 或增加 ） ，要求控制閥的動作方向是一致的時候，主控制器應(yīng)選 “ 反 ” 作用；反之，則應(yīng)取 “ 正 ” 方向 。組成過程控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的極性是這樣規(guī)定的：正作用調(diào)節(jié)器，即當(dāng)系統(tǒng)的測量值增加時，調(diào)節(jié)器的輸出亦增加，其靜態(tài)放大系數(shù) 取負(fù)；反作用調(diào)節(jié)器，即當(dāng)系統(tǒng)的測量值增加時，調(diào)節(jié)器的輸出減小，其靜態(tài)放大系數(shù) 取正。 DDZⅢ 型 PID 調(diào)節(jié)器主要由輸入電路、給定電路、 PID 運(yùn)算電路、手 動與自動切換電路、輸出 電路和指示電路組成，如圖 31 所示： 圖 31 DDZⅢ型調(diào)節(jié)器框圖 調(diào)節(jié)器接收變送器送來的測量信號 （ DC4～ 20mA 或 DC1～ 5V） ，在輸入電路中與給定信號進(jìn)行比較，得出偏差信號，然后在 PD 與 PI 電路中進(jìn)行 PID運(yùn)算，最后由輸出電路轉(zhuǎn)換為 4～ 20mA 直流電流輸出。 DDZⅢ 型調(diào)節(jié)器是 Ⅲ 型電動單元組合儀表中的一個重要單元。其原因是在串級控制系統(tǒng)中增加了一個包含二次擾動的副回路，使系統(tǒng)改善了被控過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率 ；對二次干擾有很強(qiáng)的克服能力；提高了對一次擾動的克服能力和對回路參數(shù)變化的自適應(yīng)能力。針對本課題提出的要求，以研究實(shí)現(xiàn)小型實(shí)用反應(yīng)釜的控制系統(tǒng)為目標(biāo)，主要將開展了 以下幾個方面的研究工作： ；根據(jù)反應(yīng)釜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理，對其動態(tài)特性做出合理的定量分析。一旦達(dá)到反應(yīng)溫度后，就會隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行不斷釋放出熱量，這些熱量如不及時移走，反應(yīng)就會越來越激烈，以致會有爆炸的危險。 串級控制系統(tǒng)控制方案示意圖，如圖 24 所示。因而控制參數(shù)選擇冷劑或熱劑。 ： 根 據(jù)工藝所知，釜底溫度要求維持在給定值上下，所以直接選取釜