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1、-范文最新推荐-1 / 13matlab 基于传感信息融合的助行装置控制系统设计摘要：当前我国面临着人口老龄化问题的严峻挑战，同时由于诸多原因，残疾人人数也在增加。轮椅作为一种辅助代步工具，无论是高龄老人还是先天或后天肢残、障碍者对其的需求将日益迫切。因此研究一种价格适中、功能齐全具有爬楼功能的助行装置（智能轮椅） ，具有重要的实用价值和社会效益。影响助行装置使用的重要因素是安全性和稳定性。装置通常需要用一个或者几个电机来驱动，合理地设计电机驱动及故障保护电路，研究相应的控制策略，对整个装置的实用性起着至关重要的作用。此外需要设计相应的传感电路，增强对环境的感知，研究多传感器的信息融合，为装置
2、的控制提供准确可靠的信息。11023助行装置需要正常运行就必须要有准确的环境数据，只有在芯片对准确的数据进行处理后才能对助行装置进行正确的控制。而该毕业设计主要针对传感器的选用和信息采集，以及融合进行研究。利用 TI 公司的TMS320F2812DSP 芯片进行传感器数据采集以及整体控制。而信息融合过程使用 matlab 进行仿真，为最终的数据传输和处理奠定基础。关键词助行装置爬楼梯传感器数据采集数据融合 控制毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleWalker device control system design based on sensor information fusionAbs
3、tractCurrently, China is facing severe challenges of population aging; due to many reasons, the number of disabled persons is also increasing. Researching an affordable, fully functional to Palou function of mobility aids, devices (smart wheelchair), has important practical value and social benefits
4、. The devices important factors of -范文最新推荐-3 / 13mobility aids are the security and stability. Usually need one or several motor-driven device, the rational design of the motor drive and fault protection circuitry, to study the corresponding control strategy makes an important sense. In addition, th
5、e need to design a sensing circuit, and enhance the perception of the environment, to study the multi-sensor information fusion to provide accurate and reliable information for the control of the device. 2.2 本章小结 113 传感器选用及数据采集 123.1 常见测距传感器的类型 133.1.1 激光传感器 133.1.2 红外传感器 14 3.1.3 超声波传感器 143.2 传感器的选
6、择 143.3 超声波传感器 153.3.1 超声波传感器的原理 153.3.2 超声波传感器的位置 173.3.3 简单超声传感器消除测量误差的方法及数据处理可用方法 183.4 超声波传感器的数据采集 203.5 本章小结：224 传感器信息的数据融合 234.1 数据融合的定义和原理 23-范文最新推荐-5 / 134.2 数据融合的重要性 244.3 超声波传感器测距中存在的问题 244.4 基于传感器数学模型的数据融合方法 264.5 数据融合过程的 matlab 编程 284.6 本章小结 29结论 30致谢 32参考文献 331 绪论1.1 课题研究背景和意义目前我国正在快速进入
7、老龄化阶段，已成为全球老年人口超过一亿的国家。2009 年统计，我国 60 岁及以上人口已达 1.67 亿，占全国总人口的 12.5%，预计到 2020 年将达到 2.43 亿，2025 年 -2040 年老年人数量预计会从 2.84 亿增加到 4 亿多。而这种现象不仅存于我国，对于大多数的发达国家情况更加严峻，根据图 1.1 可以看出，发达地区老年人占国家总人口的比率是发展中国家的 2-3 倍。 本文主体部分分为五章。第一章是绪论，主要对智能爬楼梯装置进行简单的阐述以及国内外的研究发展状况的分析与说明。第二章阐述了本文设计的智能助行装置的整体结构以及其可行性分析，介绍了该智能助行装置的各个功
8、能模块。第三章对传感器的选择及使用进行分析说明，并对超声波传感器的原理、性能等方面对其做了更为具体的分析。研究、说明了超声传感器的安装，数据处理等。-范文最新推荐-7 / 13第四章主要指出了数据融合在智能助行装置数据处理中应用的意义，并且利用数据融合将第三章提到的超声波传感器的数据进行了处理，并且利用 matlab对其处理过程进行了初步编程，验证了数据融合带来的好处。第五章总结本文的要点，对存在的问题进行说明；以及对未来智能助行装置的发展做一个展望，提出还需解决的问题。2 智能助行装置的简介在对国内外助行装置的研究基础上，针对我国的国情，以及在前人工作的基础上论文提出一种具有自动爬楼功能的轮
9、组式助行装置。本文主要针对助行装置的环境采集即传感器部分，致力于最终设计出一种成本低廉，结构简单，使用方便的智能助行装置。2.1 助行装置的各功能模块 智能助行装置总功能可以分解为以下几个子功能：环境感知功能、控制功能、驱动功能，根据功能的划分，将轮椅可分为一下几个模块来进行设计：机械构造模块、环境感知模块、控制模块、驱动模块。2.1.1 环境感知模块因为智能助行装置是为行动不便人士设计，而智能化又将赋予使用者独自操作能力，所以智能助行装置的环境感知模块就变得很重要。环境感知模块是智能助行装置安全运行的前提和保障。 (7)时钟与系统控制，支持动态的改变锁相环的频率，片内振荡器，看门狗定时器模块
10、(8)三个外部中断(9)外部中断扩展（PIE ）模块，可支持 96 个外部中断，当前仅使用了 45 个外部中断-范文最新推荐-9 / 13(10)128 位的密钥（Security Key/Lock） ，保护Flash/OTP 和 L0/L1 SARAM，防止 ROM 中的程序被盗(11)3 个 32 位的 CPU 定时器(12)马达控制外围设备，两个事件管理器（EVA、EVB） ，与 C240 兼容的器件(13)串口外围设备，串行外围接口（SPI） ，两个串行通信接口（SCIs） ，标准的 UART，改进的局域网络（eCAN） ，多通道缓冲串行接口（McBSP）和串行外围接口模式(14)12
11、 位的 ADC，16 通道，2×8 通道的输入多路选择器，两个采样保持器，单个的转换时间：200ns，单路转换时间：60ns运用 DSP 芯片可以更实时更高效地处理整个系统的各种数据，DSP 由于它的高性能越来越受到工业自动化，电力电子等方面的青睐。2.1.3 驱动模块本轮椅采用双后轮驱动，用无刷直流电机进行驱动。无刷直流电动机(BLDCM)既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具有直流电机良好的调速性能，并且用电子换向电路代替了机械换向器，消除了励磁损耗，故得到了迅速的发展。现已广泛应用于伺服控制、医疗器械、仪器仪表及家用电器等领域。无刷直流电动机的本体实质上是一台
12、永磁同步电动机，只是去除了永磁同步电动机的起动装置。定子三相绕组通过交流方波，转子为永磁体。电机采用Y 型连接，由 6 个 IGBT 构成的三相桥式逆变器为其供电。图 2.1 三相无刷直流电机星形连接全桥驱动电路 新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利-范文最新推荐-11 / 13用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。在
13、基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm 的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s 的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 3.2 传感器的选择目前测量距离通常使用的几种传感器有激光传感器、红外传感器、超声波传感器。-范文最新推荐-
