基于路径规划的智能小车控制系统研究

青岛大学

硕士学位论文

基于路径规划的智能小车控制系统研究

姓名:孙颖

申请学位级别:硕士

专业:机械电子工程

指导教师:沈精虎

20070602

第二章智能小车控制系统方案设计

图2.1总设计效果图

2.1.3总设计方案

由系统结构得到智能小车控制系统的命令流程:

(1)启动AutoCAD,绘制或选择一条封闭曲线为小车路径,拾取小车的起始路径图元;

(2)对选取的路径图形进行处理,使小车转弯处存在的棱角在最小转弯半径范围外以圆弧方式过渡;

(3)生成新的路径图形,模拟小车的运动过程;

(4)计算出小车行驶所需要的位移和车轮转角,并将此数据发送给下位机;

(5)下位机接收数据后,通过软件编程控制小车车轮的转速和转角,使其按照预定路径前进。

一个完整的控制系统要求系统的各功能模块联系紧密,根据上述命令流程和它们之间的关系,可得系统的总设计方案。总体方案分成三部分(如图2.2所示):

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2.3.1设计思路及方案

下位机系统的控制任务除了要接受来自上位机的数据信息外,还要控制步进电机的工作,发出正确的脉冲信号,使步进电机按照规定的转速和转角运转。另外,下位机系统可设计一个数据采集模块,采集小车实际行驶过程中的转速与转角。利用合适的数学方法对采样信号进行处理,分析系统的控制误差,从而大大改善系统的控制性能,进行更加精确的位置控制与转向控制。所以对下位机系统而言,它具备三个方面的功能。下位机系统设计也就相应地分成三步。

一、串行通信模块设计

选择与上位机传输数据的通信方式和驱动芯片,准确地接收上位机发送的数据,串行通信模块的设计将在2.4d"节中介绍。

二、电机控制模块设计

设计一个高效的电机控制系统,通过软件编程产生正确的脉冲信号,控制电机运转(转速与转角);选取电机驱动芯片。

三、数据采集模块设计

选择合适的传感器,采集智能小车的位移(线速度)和转角(角速度)信息,利用小车的运动模型分析系统的控制性能。

2.3.2控制芯片的选择

下位机系统控制模块采用SPCE061A单片机(简称61板),它是继1.t’nSpTM系列产品(如SPCE500A)之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。它的外形和内部结构如图2.5所示。

a)外形图

图2.561板外形与结构图

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b)内部结构图

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