【正文】 智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 圖 6 智能小車以半徑為 R 的弧線運(yùn)動(dòng) 如圖 6 所示， ICC 為小車曲線運(yùn)動(dòng)的圓心， n 時(shí)刻到 n+1 時(shí)刻小車的中心 分別為 O 和 O’ ,與水平方向的夾角分別為 ??n? 和 ? ?1n? ? 。 在根據(jù)航位推 算，也就是利用光電傳感器輸出脈沖和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)距離之間有這簡單的線性關(guān)系，而測量單位采樣時(shí)間內(nèi)智能小車左右輪移動(dòng)的距離，并且通過測量單位采樣時(shí)間內(nèi)智能小車左右輪移動(dòng)的距離對智能小車進(jìn)行定位，這樣就建立了智能小車位姿和智能小車轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。 從而求出左輪與右輪的具體運(yùn)動(dòng)關(guān)系為 n 2cos2rRbS ???? ? ? n 2cos2lRbS ???? ? ? 有以上兩式就是智能小車每一步行走半徑為 R 角度為 ? 的右輪和左輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 智能小車運(yùn)動(dòng)機(jī)械控制方法 智能小車的控制方法有很種，本設(shè)計(jì)采用了最基本的 模糊控制理論，這個(gè)理論是由美國加利福尼亞大學(xué)著名教授查德提出的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 3 電路部分 電路部分是智能小車的核心，尤其是電機(jī) ， 可以說是關(guān)鍵的一部分 。 機(jī)器人控制系統(tǒng)常用的控制電機(jī)有步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)兩大類。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠隨著控制典雅的改變在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。線性的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性有利于提高自控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度。 直流電機(jī)的介紹 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。若兩個(gè)磁通勢方向相反 ，則稱為差復(fù)勵(lì)）等。這一對電磁力形成了作用于電樞一個(gè)力矩，這個(gè)力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針方向，企圖使電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)導(dǎo)體 cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，?dǎo)體 ab 受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針方向。 電機(jī)可逆運(yùn)行原理： 一臺直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，這種原理在電機(jī)理論中稱為可逆原理。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器 技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作， 支持兩種軟件 可選擇節(jié)電模式。 單片 機(jī)的其他功能端口因篇幅要求不在講述。下面簡述 vb 程序以及程序流程圖： 下面是單片機(jī)程序： 本章小結(jié) 本章主要介紹了電動(dòng)機(jī)的一些基本知識，讓我們充分了解電動(dòng)機(jī)的工作原理和電動(dòng)機(jī)的一些優(yōu)缺點(diǎn)和使用范圍；有介紹了一部分開發(fā)版的一少部分知識，不是很完善，但對與使用和了解有很大的幫助，最后介紹了 RS232 串口智能小車的程 序和實(shí)現(xiàn)控制的過程。還有在設(shè)計(jì)過程中，有一些東西沒考慮到造成最后出現(xiàn)了一系列問題，例如，車輪的安裝。 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 參考文獻(xiàn) [1]. 趙德安，編著、單片機(jī)原理與應(yīng)用、機(jī)械工業(yè)出版社、 [2]. 沈任遠(yuǎn)，吳 勇編著、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械工業(yè)出版社、 [3]. 王俊鹍，編著、電路基礎(chǔ)、人民郵電出版社、 [4]. 郭勇，余小平編著、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、北京大學(xué)出版社、 [5]. 王彥朋，編著、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)與應(yīng)用、中國電力出版社、 [6]. 藍(lán)和慧，寧武編著 .單片機(jī)應(yīng)用技能精解、電子工業(yè)出版社、 [7]. 魏立峰，王寶興編著 .單片機(jī)原理與技術(shù)應(yīng)用、北京大學(xué)出版社、 [8]. 楊志剛，編著、 Protel 99se 電子原理圖設(shè)計(jì)技術(shù)、西安工業(yè)出版 社、2020 [9]. 顏利彪，范蟠果編著、基于單片機(jī)的簡易智能電動(dòng)車 [J]、電子技術(shù)、 [10]. Krishna C M 、 Shin G System[M]、 McCrawHill Companies、1997 [11]. 、 uc/OSII The RealTime Kernel[M]、北京航空航天大學(xué)出版社 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 附 表 小車的車體 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 L298 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 AT89C52 。 但在總的過程中，深刻領(lǐng)會(huì)了不準(zhǔn)備是不會(huì)成功的。這次設(shè)計(jì)讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)也是一項(xiàng)光榮而艱巨的任務(wù)，也是一種人生的歷練，為將來自己買想設(shè)計(jì)行業(yè)做好基礎(chǔ)。因此程序也是不可或缺的一部分。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、 超有效的解決方案。如用外部直流電源，經(jīng)電刷換向器裝置將直流電流引向電樞繞組，則此電流與主 磁極 的磁場互相作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子與連接于其上的機(jī)械負(fù)載工作，此時(shí)電機(jī)作直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。這就保證了每個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。 圖 8 直流電機(jī)原理圖 如圖 8，當(dāng)電樞轉(zhuǎn)了 180176。一般情況直流電動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式，直流發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是他勵(lì)式、并勵(lì)式和和復(fù)勵(lì)式 。根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，直流電機(jī)可分為下列幾種類型。 根據(jù)以上直流電機(jī)的特點(diǎn)，選用了永磁式直流電機(jī)，有電機(jī)部分和減速箱兩部分組成。直流電機(jī)的控制在電壓一定時(shí)，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的變化而變化。步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：步距誤差不會(huì)長期積累，適合運(yùn)用到數(shù)字控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件；缺點(diǎn)是：效率低，帶負(fù)載慣量的能力不強(qiáng)，雖然近幾年有所改善，但是價(jià)格昂貴，因此在一定程度上限制了其運(yùn)用范圍。 直流電機(jī) 控制電機(jī)作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要元件，其性能好壞將直接影響到整個(gè)控制系統(tǒng)的工作性能。 本章小結(jié) 本章介紹了小車的方案比較，選出了比較適合本設(shè)計(jì)的方案即用一個(gè)萬向輪和兩個(gè)直流電機(jī)（有減速機(jī)構(gòu)），通過對小車的運(yùn)動(dòng)分析，使小車的運(yùn)動(dòng)模型化，有助于我們更加了解小車的運(yùn)動(dòng)過程。例如 。以左右輪線速度分別計(jì)算智能小車瞬時(shí)轉(zhuǎn)速 ? ， 得 2rvRb?? ? 2lvRb?? ? 由以上兩式可得中心 G 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度 v 為 ? ?122 rr l lrv R v v? ? ???????? ? ? ? ??? 再根據(jù) 2 mN??? 2 rmS N?? （ 其中 N 為光電傳感器的碼盤分度， m 為光電傳感器發(fā)送的脈沖個(gè) 數(shù)） 根據(jù)獲得的 n 時(shí)刻是右輪轉(zhuǎn)動(dòng)的距離 rnS? 和左輪轉(zhuǎn)動(dòng)的距離 rnS? ，將其代入航位公式求得 n?? ，然后求出 1n?? 。 根據(jù)平面解析幾何知識易知 n???? 222 2 s in2x y R ???? ? ? ? ???? 因?yàn)椴蓸又芷跒?5ms 而電機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過減速器