【正文】 and (v) the measurements to the external beacons are hidden during the experiment, but this information is often helpful for debugging and updating the algorithms. The software simulator could be a good solution for these problems. A good simulator could provide many different environments to help the researchers to find out problems in their algorithms in different kinds of mobile robots. In order to solve the problems listed above, this simulator is supposed to be able to monitor system states closely. It also should have flexible and friendly users’ interface to develop all kinds of algorithms. Up to now, many mercial simulators with good performance have been developed. For instance, MOBOTSIM is a 2D simulator for windows, which provides a graphic interface to build environments [1]. But it only supports limited robot models (differential driven robots with distance sensors only), and 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） 37 is unable to deal with on visual based algorithms. Bugworks is a very simple simulator providing dragandplace interface [2]。 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） 36 附錄 2 英文參考資料 Matlab is a powerful software development tool and can dramatically reduce the programming workload during the period of algorithm development and theory research. Unfortunately, most of mercial robot simulators do not support Matlab. This paper presents a Matlabbased simulator for algorithm development of 2D indoor robot navigation. It provides a simple user interface for constructing robot models and indoor environment models, including visual observations for the algorithms to be tested. Experimental results are presented to show the feasibility and performance of the proposed simulator. Keywords: Mobile robot, Navigation, Simulator, Matlab 1. Introduction Navigation is the essential ability that a mobile robot. During the development of new navigation algorithms, it is necessary to test them in simulated robots and environments before the testing on real robots and the real world. This is because (i) the prices of robots are expansive。為了節(jié)省 時間，模擬器還提供了一些功能模塊，可以實現(xiàn)一些導(dǎo)航任務(wù)如避障和碰撞反應(yīng)。模擬器的瞬態(tài)本地化錯誤結(jié)果如圖 5 所示。這意味著圖像縮放和此模塊中的投影操作是可靠的。圖 3(a)所示的路徑也清楚地證實了障礙避免模塊的性能。 第三， OAM 接通，和用戶的導(dǎo)航模塊保持相同。在實驗中，當(dāng)機器人撞墻在其面前，它停止，扭動著在的地方，因為駕駛噪音。 實驗的目的是測試仿真系統(tǒng)的性能。由于每秒 25 次刷新圖像，看上去像一個真實的視頻。需要注意的是輸出數(shù)據(jù)包含估計的姿勢，真正的姿勢，協(xié)方差矩陣的每個步驟中，可以處理和計算精確實驗后。 end loop 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） 34 本地化的結(jié)果。 [lpose,l_noise] = call(users_Localization)。 DrawImage(Wall, Beacon)。 Rob=BuildRobot(robot_Para)。 模擬器的輸出模塊 視頻演示及數(shù)據(jù)結(jié)果 。將根據(jù)明晰選擇非可視信標和將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)保險絲子例程，觀察到的所有信息。在模擬器，這些傳感器數(shù)據(jù) 應(yīng)轉(zhuǎn)入作為子例程，真正的機器人，盡可能的靠近。它應(yīng)該輸出驅(qū)動的信息定義由機器人模型，例如，左和右輪速度差異驅(qū)動的機器人。 OAM 了圖 2 所示的流程圖。模擬器為用戶提供內(nèi)置的 OAM 研究報告，以便他們能夠?qū)Ｗ⒂谒麄兊乃惴?。機器人和繪制的實時視頻流的環(huán)境也依賴于這些 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） 30 參數(shù)。每個燈塔由四個元素的載體的 [x、 y、 ω， P] T，凡 (x， y) 起訴的燈塔的位置由笛卡爾坐標值、 ω 是方向，面臨著的燈塔， P 是指向圖像文件的指針 意見場地信標的前面。因此在模擬器中定義的客戶配置文件 （國家合作框架） 的系統(tǒng)中測試客戶的子例程中的算法。如圖 1 所示，以上虛線的模塊是用戶界面。 如圖 1 所示的建筑已經(jīng)發(fā)展到實現(xiàn)以上功能。這是用戶跟蹤導(dǎo)航過程，并找出錯誤。 ? 凸塊反應(yīng)模擬。第四節(jié)載一些實驗的結(jié)果顯示系統(tǒng)的性能。在整個過程中；記錄數(shù)據(jù)此外進行了一些基本的分析。在這一階段中使用 MATLAB 可以避免浪費時間再生存在算法反復(fù)與重點的新的理論和算法的發(fā)展。從 Activmedia 詠嘆調(diào)有 2D 室內(nèi) 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） 28 模擬器的先鋒移動機器人 [8]。這兩個模擬器，即 Webots 和太太，提供了功能強大的接口，以建立移動機器人和環(huán)境、 優(yōu)秀的三維顯示、 精確的性能模擬和編程語言的機器人控制。但它只支持有限的機器人模型（差驅(qū)動機器人的距離傳感器只），并且不能處理基于視覺算法。為了解決上面列出的問題，該模擬器被應(yīng)該能夠密切監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)。在發(fā)展新導(dǎo)航算法的過程中，有必要在真正的機器人和現(xiàn)實世界的測試前模擬的機器人和環(huán)境中進行測試。本文介紹的 2D 室內(nèi)機器人導(dǎo)航算法開發(fā)基于 MATLAB 的模擬器。 同時，在畢業(yè)過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。所以在工業(yè)應(yīng)用中只要將變化劇烈、而且幅度大的擾動包括在串級系統(tǒng)副回路中，就可以大大減少其對主回路的影響。 串級控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上僅僅比簡單控制系統(tǒng)多了一個控制回路，但對系統(tǒng)的影響特別大。 本文使用模擬 PID 控制方案對間歇式反應(yīng)釜進行控制，主要成果如下： ，對反應(yīng)釜的反應(yīng)過程進行了分析， 設(shè)計出合理的控制方案?；み^程的被控對象往往是高維、大時滯、嚴重不確定與非線性等，控制起來非常困難。如圖 41 412 主、副調(diào)節(jié)的參數(shù)設(shè)置所示： 圖 411 副回路 PID 調(diào)節(jié) 結(jié)果 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） 22 圖 412 主 PID 調(diào)節(jié)最后結(jié)果 當(dāng)副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定結(jié)束之后，視其為主回路的一個環(huán)節(jié)，按單回路控制系統(tǒng)的方法整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)，而不再考慮主調(diào)節(jié)器參數(shù)變化對副回路的影響。1s=35， T1s =。2s=， T2s=，其中 T2s 為衰減振蕩周期。經(jīng)計算以后，調(diào)節(jié)的參數(shù)設(shè)置如圖 45 所示 圖 45 PID 最終調(diào)節(jié)參數(shù) 經(jīng)調(diào)節(jié)后得到單回路 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線圖，如圖 46 所示，從圖中可以看出單回路控制系統(tǒng)根本無法滿足間歇式反應(yīng)釜的基本工藝要求。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 44 所示的階躍響應(yīng)曲線，此時 amp。 微分調(diào)節(jié)依據(jù) “ 偏差變化的速度 ” 來動作它的輸出與輸入偏差變化的速度成比例 ， 其效果是阻止被調(diào)參數(shù)的一切變化 ， 有超前調(diào)節(jié)的作用 ， 對滯后大的對象 （ 溫度 ） 有很好的效果 .它使調(diào)節(jié)過程偏差減小 ， 時間縮短 ， 余差也減小 （ 但不能消除 ）。它用比例度來表示其作用的強弱 ， 比例度越小 ， 調(diào)節(jié)作用越強 ； 相反 ， 比例度越大 ， 調(diào)節(jié)作用就越弱；比例作用太強時 ， 會引起震蕩。這就是說，在控制器中僅引入 “ 比例 ” 項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分項 ” ，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。 微分 （ D） 控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分 （ 即誤差的變化率 ）成正比關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入 “ 積分項 ” 。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。即當(dāng)比例 積分 微分 被控對象 r（ t） e(t)) u(t) c(t) + + + + 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） 15 我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID 控制技術(shù)。 ，魯棒性強。 PID 控制 具有如下特點： ，易被人們熟悉和掌握。 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） 14 第 4 章 MATLAB 仿真設(shè)計及結(jié)果 模擬 PID算法 及規(guī)律 在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常見的 控制規(guī)律是 PID 控制。一旦事故發(fā)生，使其處于全開狀態(tài)，以防止物料結(jié)晶、凝固和堵塞給重新開工帶來麻煩，甚至損壞設(shè)備。 ，保證產(chǎn)品質(zhì)量。在選用時，應(yīng)考慮以下情況。變送器的任務(wù)就是將檢測信號轉(zhuǎn)換成標準信號輸出。則副調(diào)節(jié)器的放大系數(shù) 應(yīng)取正，即為反作用調(diào)節(jié)器。各環(huán)節(jié)放大系數(shù)極性的規(guī)定與單回路系統(tǒng)設(shè)計相同。 從上述方法可以看出，串級控制系統(tǒng)中主控制器作用方向的選擇完全由工 藝情況確定，與執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及副控制器的作用方向完全無關(guān)，因此，串級控制系統(tǒng)中主、副控制器的選擇可以按先副后主的順序、即先確定執(zhí)行器的開、關(guān)型式及副控制器的正、反作用，然后確定主控制器的作用方向。氣開式調(diào)節(jié)閥，其靜態(tài)放大系數(shù) 取正，氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥，其靜態(tài)放大系數(shù) 取負。 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） 11 主、副調(diào)節(jié)器的作用方式 控制器有正作用和反作用兩種方式，其確定原則是使整個單回路構(gòu)成負反饋系統(tǒng)。它接受變送器或轉(zhuǎn)換器的 DC1~5V 或 DC4~mA 測量信號為輸入信號，與 DC1~5V 或DC4~20mA 給定信號進行比較，并對其偏差進行 PID 運算，輸出 DC4~20mA標準統(tǒng)一信號。 綜合以上因素， 選擇串級控制方案。 ；根據(jù)對反應(yīng)釜動態(tài)特性的分析，確定以反應(yīng)釜的溫度為被控對象。因此，這種間歇式化學(xué)反應(yīng)器既要考慮反應(yīng)前的預(yù)熱問題，又要考慮反應(yīng)過程中及時移走反應(yīng)熱的問題。 串級控制系統(tǒng)框圖如圖 25 所示。 圖 23 單回路控制系統(tǒng)方案示意圖 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） 7 圖 24 單回路控制系統(tǒng)框圖 串級控制系統(tǒng)設(shè)計 間歇式反應(yīng)釜是工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備之一，工藝要求 反應(yīng)物反應(yīng)所需要的溫度 為給定值 。 ：從間歇式反應(yīng)釜的生產(chǎn)過程來看，影響釜底溫度有兩個量，一是通入夾套內(nèi)冷劑的流量，二是通入夾套內(nèi)熱劑的流量。 2℃ 。除自動工況外，其他工況均可進行時間設(shè)定，