【正文】 且效率高，因而在伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)運(yùn)用。為了改善伺服電機(jī)的運(yùn)行特性，必須適當(dāng)選擇PWM的切換頻率，其選擇可參考以下原則：a)切換頻率應(yīng)能使電機(jī)軸產(chǎn)生微振，以克服靜摩擦，改善運(yùn)行特性。即 (31)TMf?其中 ， 為力矩常數(shù)， 為PWM電源電壓， 為電感， 為4MCfkUL?CULT電機(jī)靜摩擦力矩。b)微振的最大角位移應(yīng)小于設(shè)定的位置誤差。即 (33)3192CTkfLJ??其中J為轉(zhuǎn)動慣量， 為設(shè)定的位置誤差。?c)盡量減少電機(jī)產(chǎn)生的高頻功耗。即應(yīng)使得 (34)?2ATRfL?其中 為電內(nèi)阻。AR一般伺服電機(jī)的電感很小，如果切換頻率不高，導(dǎo)致交流分量很大，很容易損壞功率晶體管。在此采用PWM芯片UC3637和H 功率橋放大電路來驅(qū)動伺服電機(jī)，其UC3637原理如圖311所示，根據(jù)上述原則選擇切換頻率為 30KHz。UC3637的特點(diǎn)：單電源或雙電源工作，???V雙路PWM信號輸出，驅(qū)動電流能力為 1mA限流保護(hù)欠電壓封鎖有溫度補(bǔ)償，?33圖311 UC3637原理框圖 UC3637的結(jié)構(gòu)與功能：三角波發(fā)生器：CP，CN， S1，SR1；PWM比較器：CA，CB；輸出控制門：NA，NB ；限流電路：CL，SRA，SRB；誤差放大器：EA；關(guān)機(jī)比較器： CS；欠電壓封鎖電路：UVL。UC3637最具特色的是三角波振蕩器，三角波產(chǎn)生電路如圖 312所示。圖312 恒幅三角波產(chǎn)生電路 三角波參數(shù)的計(jì)算34,則有 (35)??[6] (36)4THCf[]其中， 為PWM頻率。由允許電機(jī)最大電流 決定 。Tf ?SR (37)對于圖312 所示的控制系統(tǒng)，要求： 24SV?? max10c 10INRk?PWM 頻率 30fkHz?限流 max8IA?取 1計(jì)算得 (38)??????????? (39)? (310)??? (311)??23 . kV???????..STHTR??????式中： 為三角波峰值的轉(zhuǎn)折（閾值）電壓； 為電源電壓； 為定時(shí)電阻；THVSVTR35B?2v1xoyPAQ ?L為定時(shí)電容； 為恒流充電電流； 為振蕩頻率。C3637具有一個(gè)高速、帶寬為kHz、TCSIf輸出低阻抗的誤差放大器，既可以作為一般的快速運(yùn)放，亦可作為反饋補(bǔ)償運(yùn)放。 運(yùn)動學(xué)分析AGV 自動導(dǎo)引小車的速度分析。已知車輪驅(qū)動速度，求機(jī)構(gòu)本體移動速度和旋轉(zhuǎn)角速度。兩后輪分別驅(qū)動四輪機(jī)構(gòu)的速度分析（Q 為瞬心， P 為后輪中心） (312)12pv?? (313)coscosvx??? （312ininpyv? ?? 14）(315) BAv? 121vAB??? (316) 圖 313 AGV 自動導(dǎo)引小車示意圖整理成矩陣形式： (317)?????????????????????? 21211sin2icvJByx??為雅可比矩陣。J小車在轉(zhuǎn)彎時(shí)以速度 勻速轉(zhuǎn)彎；小車兩主動輪之間的距離為 B；小車兩主?動輪中心（假設(shè)小車質(zhì)量分布均勻）與轉(zhuǎn)彎圓心的距離即轉(zhuǎn)彎半徑為 R；車輪半徑為 r；兩輪的速度分別為 ；小車與行駛路面的摩擦系數(shù)為 。則有12? ? (318)??Rg??[1] 查表 52 取 ?????[2] 4m?故取小車轉(zhuǎn)彎的最小半徑為 。10左、右輪的速度為 [1]36 (319)??22rRBA???????????? ? (320)r?????????? 控制軟件的設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)器人的線速度和角速度的表達(dá)式(312) 和(316) ,可以計(jì)算狀態(tài)量x、y 和φ: （321）12q??? （322）B??? (323)??02trldtb??? （324）0costrlx??? (325)??0intrlyt?采用數(shù)值積分方法進(jìn)行近似檢測: 將區(qū)間 劃分成若干充分小的子區(qū)間??， 則只要子區(qū)間 相對于移動機(jī)器人的運(yùn)動速??10t???121,ntt?? 1it?度選擇得充分小,或者控制周期比較短,則檢測精度可以達(dá)到使用的要求。表達(dá)式如下: (326)??112ntnrldtb??????? （327）1cosntrlx?? (328)??11intn rlyt???另外,考慮到系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài)量都是通過數(shù)字編碼器輸出的脈沖信號進(jìn)行檢測的,要將脈沖信號轉(zhuǎn)換為機(jī)器人移動的距離及轉(zhuǎn)過的角度,必須對脈沖信號進(jìn)行定標(biāo),即確定每個(gè)脈沖與驅(qū)動輪移動的距離的系數(shù)。已知驅(qū)動輪的半徑r = 70mm ,電機(jī)到車輪的減速齒輪的變比為62 : 1 ,電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)出500個(gè)脈沖,從而可以得到脈沖當(dāng)量應(yīng)為2 * PI * 70/(500 * 62) ,。對于控制系統(tǒng)的軟件編程語言，要根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行選擇，一般要求代碼簡捷，執(zhí)行效率高，實(shí)時(shí)性好。AGV自動導(dǎo)引小車的引導(dǎo)原理是根據(jù)自動導(dǎo)引小車行走的軌跡進(jìn)行編程，數(shù)字編碼器檢測出的電壓信號判斷其與預(yù)先編程的軌跡的位置偏差，控制器根據(jù)位置偏差調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速對偏差進(jìn)行糾正，從而37使自動導(dǎo)引小車沿預(yù)先編程的軌跡行走。因此AGV自動導(dǎo)引小車行走過程中，需不斷地根據(jù)輸入的位置偏差信號調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。為對AGV自動導(dǎo)引小車實(shí)施控制，需要對硬件進(jìn)行操作。整個(gè)AGV自動導(dǎo)引小車的控制流程如圖314所示。 開 始函 數(shù) 、 變 量 、 中 斷 初 始 化讀 取 預(yù) 設(shè) 路 徑 坐 標(biāo)路 徑 規(guī) 劃 及 軌 跡 插 補(bǔ)讀 取 上 次 運(yùn) 行 誤 差 序 列AGV平 滑 啟 動 環(huán) 節(jié)軌 跡 檢 測到 第 一 段 軌 跡 終 點(diǎn) 嗎 ？第 二 段 軌 跡 控 制 環(huán) 節(jié)到 終 點(diǎn) 了 嗎 ？存 儲 本 次 軌 跡 控 制 誤 差 序 列 偏 差 自 動 校 正 D/A輸 出結(jié) 束YNYN第 i段 軌 跡 控 制 環(huán) 節(jié) ND/A輸 出偏 差 自 動 校 正Y到 第 段 軌 跡 終 點(diǎn) 嗎 ？圖314 控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖程序開始：先設(shè)置函數(shù)和變量，并對各芯片進(jìn)行初始化；讀取預(yù)先設(shè)置軌跡的坐標(biāo)；對軌跡進(jìn)行插補(bǔ)；讀取上次的誤差，自動導(dǎo)引小車啟動；進(jìn)行軌跡的檢測；判斷第一段路徑走完沒有；NO則把檢測的實(shí)際軌跡和預(yù)先設(shè)置的軌跡相比較產(chǎn)生偏差，接著把偏差送給D/A轉(zhuǎn)換器，從而控制自動導(dǎo)引小車沿預(yù)先設(shè)定的軌跡行走。YES則走下一段軌跡，接著判斷是否到達(dá)終點(diǎn)，到達(dá)終點(diǎn)結(jié)束；沒到達(dá)終點(diǎn)則繼續(xù)走下一段軌跡。下面為圓弧插補(bǔ)程序，流程圖如圖315。38DDA圓弧插補(bǔ)程序：XP BIT 00H ；X向益出標(biāo)志YP BIT 01H ；Y向益出標(biāo)志XS EQU 60H ；起點(diǎn)坐標(biāo)XYS EQU 61H ；起點(diǎn)坐標(biāo)YXE EQU 62H ；終點(diǎn)坐標(biāo)XYE EQU 63H ；終點(diǎn)坐標(biāo)YJVX EQU 64H ；X積分累加器JVY EQU 65H ；Y積分累加器JRX EQU 66H ；X被積函數(shù)寄存器JRY EQU 67H ；Y被積函數(shù)寄存器JEX EQU 68H ；X向終點(diǎn)計(jì)數(shù)器JEY EQU 69H ；Y向終點(diǎn)計(jì)數(shù)器ORG 1000HMOV JVX，YS ；初始化MOV JVY，XSMOV JRX，0MOV JRY，0MOV R2，XSMOV R4，XEACALL BSUB ；求X坐標(biāo)的計(jì)數(shù)初值 MOV JEX，R6MOV R2，YSMOV R4，YEACALL BSUB ；求Y坐標(biāo)的計(jì)數(shù)初值MOV JEY，R6CLR XP CLR YPMOV R2, XSMOV R4, YSACALL YC ；調(diào)用益出子程序CF: MOV A,JEX ；X向JZ YXMOV R2, JRXMOV R4, JVXACALL BADD ；修改X向寄存器MOV JRX, R6MOV A, R7CJNE A, JRX, NX1 ；X向是否益出SETB XP DEC XSDEC JEX ；X走一步AJMP YX39NX1: JC YX SETB XP DEC XS DEC JEXXY: MOV A, JEY ；Y向 JZ ZDP MOV R2, JRY MOV R4, JVY ACALL BADD ；修改Y向寄存器 MOV JRY, R6 MOV A, R7CJNE A, JRY, NX2 ；Y向是否益出 SETB YP ；+Y走一步 INC YS DEC JEY AJMP JINX NX2: JC JINX ；進(jìn)給了X ？ SETB YP INC YS DEC JEYJINX: JNB XP, NX3 ；進(jìn)給了Y？ DEC JVY NX3: JNB YP, CF INC JVX AJMP CFZDP: MOV A, JEX JNZ CF ；X向到終點(diǎn)嗎？ MOV A, JEY JNZ CF ；Y向到終點(diǎn)嗎？ ENDBADD：加法程序入口；被加數(shù) R2；加數(shù) R4；結(jié)果 R6；BSUB：減法程序入口；被減數(shù) R2；減數(shù)R4；結(jié)果 R6。BSUB：MOV A，R4 ；取減數(shù) CPL ；減數(shù)符號取反以進(jìn)行加法 MOV R4，ABADD：MOV A，R2 ；取被加數(shù)40 XRL A，R4 ；兩數(shù)異或 MOV C， ；兩數(shù)同號CY=0，兩數(shù)異號CY=1 MOV A，R2 CLR ；符號位清0 MOV R2，A MOV A，R4 CLR ；符號位清0 MOV R4，A JC