一种基于PLC的全地形电动越野车控制系统设计.pdf
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1、一种基于 的全地形电动越野车控制系统设计谌 鑫罗成印潘克强(.贵州电子科技职业学院 智能制造系贵州 贵阳.贵州理工学院贵州 贵阳)摘 要:基于 实现对全地形电动越野车的控制 首先进行设备选用完成电气设备布局 其次根据整车控制策略进行运动学分析计算全地形电动越野车各个车轮转速得出各轮所需脉冲频率 最后使用编程软件进行程序编写与调试最终让车实现匀速和变速运动过程中的前进、后退和转向控制关键词:控制系统 运动学分析 系统设计中图分类号:文献标识码:文章编号:():.:引言控制系统是实现整车灵活动作的核心所在其作用就是把车身上所有能够动作的机构以一种合理的方式结合起来让车能够实现人们所想要的运动 随着
2、科技的进步电动机的控制技术变得更加灵活 已由过去简单的起停控制提供动力为目的的应用上升到对其速度、位置和转矩等进行精确的控制 本文将着手于全地形电动越野车控制系统的设计不仅能够实现电动越野车的加速、匀速、转弯等基本动作而且还创新设计了能够实现障碍物绕行、无法通行道路自动停车等功能在可控范围能尽量向着人工智能方向发展 控制系统的设备选择本次设计采用 型号的 作为中央处理器 因为它具备 个输入点和 个输出点支持 轴高速脉冲输出可实现两轴联动、插补、滚切、随动等运动控制还可接扩展模块功能强大由于混合式步进电动机具有步距角小、启动频率和运行频率高、励磁功率小、无励磁时具有转矩定位的优点本次设计选用 型
3、号步进电动机 由于 的驱动电流为 步进电机驱动器选择:而:驱动器工作电压为 因此选择 型号的电源由于本次使用的 为 型输入所以本次的所有传感器都应选择 型 根据控制系统的分布选用 个防碰传感器、个速度位移传感器和 个压力传感器 全地形电动越野车控制系统理论与计算.动作设计汽车基本控制系统由动力系统、转向系统两部分构成 本次设计将对转向系统进行创新改进将塔克的转向系统应用到设计中来 在动力部分由 个步进电动机进行驱动通过编程来改变步进电动机的脉冲频率以及脉冲方向实现前进与后退的基本动作 在转向部分控制 个轮子形成不同的转速实现前进左转弯、后退左转弯、前进右转弯、后退右转弯等基本动作.速度方向与偏
4、转角度设计由于 的逻辑控制以周期扫描输出在逻辑上很难实现脉冲频率的函数关系变化 基于中央处理器的局限性本次设计按照特定的行驶速度与偏转方向进行设计 按照行驶的合理性给出 个行驶速度:低速、中速与高速分别为 /、/与 /用于不同路面的行驶选择 按照偏转所需的实际情况给出、共 个偏转角度以用于在不同障碍物中实现不同选择 由图 车轮偏转轨迹所示最小转弯半径 为 (此处数据来源于 绘图测量所得)7?77777333377 图 车轮偏转轨迹.控制系统运动分析如图 所示本次的偏转半径将由前进或后退来确定当前进时在轮 轮 连线的延长线上后退时在轮 轮 连线的 延 长 线 上由于本次设计的转弯半径位置的特殊性
5、轮 与轮 的行驶速度按照圆周运动的切线方向计算速度轮 与轮 的行驶速度由圆周运动的切线方向正交分解计算设计规定当前进时轮、轮 为正向脉冲驱动轮、轮 为方向驱动反之当后退时轮、轮反向脉冲驱动轮、轮 正向脉冲驱动.数据分析根据圆周运动规律转弯时轮子的行驶速度为转弯时圆周运动的线速度 由公式 和 可得转弯时的角速度和对应角速度下的周期由此得出每偏转一个指定角度 所需时间 根据线速度公式得出前进时:轮 的行驶速度 轮 的行驶速度 轮 的行驶速度轮 的行驶速度后退时:轮 的行驶速度 轮 的行驶速度 轮 的行驶速度 轮 的行驶速度 由公式(其中 、为车轮半径)可得轮、轮、轮、轮 的角速度 根据公式可得轮、
6、轮、轮、轮 的转速由于步进电动机的转速与输入脉冲频率成正比即 (为电机的步距角)可以推出各轮的脉冲频率:由于通过改变频率的正负就能改变步进电动机的正反转所以前进时轮、轮 给予正脉冲轮、轮 给予负脉冲后退时轮、轮 给予负脉冲轮、轮 给予正脉冲根据上述公式带入相应数值进行计算得出表表 程序设计.控制系统组成山地全地形电动越野车控制系统由停车、前进、后退、左转、右转、角度偏转、低速、中速、高速、偏转半径等 个控制按钮来控制整个系统的动作由速度位移传感器、压力传感器、防碰传感器 个传感器组成系统打滑、悬空、碰撞自我判断 全地形电动越野车控制系统 的/地址分配情况如表 所示表 直线行驶数据表行驶速度/(
7、/)质心转弯半径/轮子半径/角速度/(/)轮子行驶速度/(/)步进电机转速/(/)步进电机脉冲频率/.表 低速前进左转弯数据表偏转角度 偏转时间/行驶速度/(/).角速度/(/).质心转弯半径/轮子半径/.轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/表 低速前进右转弯数据表偏转角度 偏转时间/行驶速度/(/).角速
8、度/(/).质心转弯半径/轮子半径/.轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/表 中速前进左转弯数据表偏转角度 偏转时间/行驶速度/(/).角速度/(/).质心转弯半径/轮子半径/.轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机
9、转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/表 中速前进右转弯数据表偏转角度 偏转时间/行驶速度/(/).角速度/(/).质心转弯半径/轮子半径/.轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速/(/).步进电机 脉冲频率/轮 转弯半径/轮 的行驶速度/(/).步进电机 转速
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