rs232串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計-大學(xué)畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計學(xué)位論文范文模板參考資料-在線瀏覽
2025-02-01 06:10本頁面
【正文】 動引導(dǎo)車的研究對我國獨立自主開發(fā)一種新型自動引 導(dǎo)車輛系統(tǒng)，從而為我國生產(chǎn)組織模式向柔性或半柔性生產(chǎn)組織轉(zhuǎn)化提供了有意義的技術(shù)支撐和關(guān)鍵設(shè)備。由于 JLUIV— 3 型 AGV 性能優(yōu)越，智能化程度高，屬國內(nèi)首創(chuàng)，必將會產(chǎn)生重大的社 會效益和經(jīng)濟效益。該自主駕駛轎車在正常交通情況下，在高速公路上行駛的最高穩(wěn)定速度為 130 公里 /小時，最高峰值速度為 170 公里 /小時，并且具有超車功能，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達到世界先進水平。車內(nèi)的環(huán)境識別系統(tǒng)識別出道路狀況，測量前方車輛的距離和相對速度，相當(dāng)于駕駛員的眼睛；車載主控計算機和相應(yīng)的路徑規(guī)劃軟件根據(jù)計算機視覺提供的道路信息、車前車輛情況以及自身的行駛狀態(tài)，決 定是沿道路前進還是換道準(zhǔn)備超車，相當(dāng)于駕駛員的大腦；接著，自動駕駛控制軟件按照需要跟蹤的路徑和汽車行駛動力學(xué)，向方向盤控制器、油門控制器和剎車控制器發(fā)出動作指令，操縱汽車按規(guī)劃好的路徑前進，起到駕駛員的手和腳的作用。汽車自主駕駛技術(shù)是集模式識別、智能控制、計算機科學(xué)和汽車操縱動力等多門學(xué)科于一體的綜合性技術(shù)，汽車自主駕駛功能水平的高低常被用來作為衡量一個國家控制技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。 國外智能 小車的研究現(xiàn)狀 智能車輛的研究始于 20 世紀(jì) 50 年代初，美國 Barrett Electronics 公司開發(fā)出的世界上第一臺自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)。由于 Kalmar 工廠采用 AGVS 獲得了明顯的經(jīng)濟效益，許多西歐國家紛紛效仿 Volvo 公司，并逐步使 AGVS 在裝配作業(yè)中成為一種流行的運輸手段。 MOB－ LAB 是開放“移動試驗室”的代名詞，后來用來研發(fā)車載實時圖像處理系統(tǒng)，通過計算機視覺系統(tǒng)來檢測車道軌跡，實現(xiàn)車輛自主駕駛。德意志聯(lián)邦大學(xué)已經(jīng)研發(fā)出多輛智能原型車輛。使用機器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。這兩種車輛都配備 UBM 視覺系統(tǒng)。美國俄亥俄州立大學(xué)的研究。利用基于視覺的方法實現(xiàn)道路檢測。算法假設(shè)道路是水平地，并且有連續(xù)或點化的車道標(biāo)志 線。算法從圖像中提取出重要的亮域，并以向量行駛存儲，如道路消失點或道寬這樣的數(shù)據(jù)參數(shù)，都可以作為計算車道標(biāo)志線的參考，最后為了處理點劃車道線，可以通過一階多項式曲線來擬合，在進行向量計算。另外，斯特拉斯堡（ Strasbourg）RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計 4 試驗中心、英國國防部門的研究、美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、奔馳公司、美國麻省理工學(xué)院、韓國理工大學(xué)對 智能車輛也有較多的研究。 ，以及現(xiàn)今國內(nèi)外的智能小車研究的現(xiàn)狀。 因此種方案雖然機動性能好，但是造價較高且不容易操作，并且現(xiàn)在運 用也只在越野車等高要求的你工作中使用。 圖 1 第二種方案 采用履帶式控制（如圖 2），由于履帶式控制小車速度慢、耗能大且應(yīng)用不是很方便。 采用履帶控制 需要考慮的因素增加，例如變速比，齒輪安裝，同軸性，傳動比，機械效率等問題，這一些都超過了設(shè)計的本質(zhì)問題（ RS232 串口控制），因此本方案也不適合本設(shè)計內(nèi) 容。本方案明顯優(yōu)于以上兩個方案但與第四個方案比卻略顯不足。 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計 7 C、 D 為萬向輪 圖 3 第四種方案 采用單萬向輪控制小車 （如圖 4） 的轉(zhuǎn)彎與前進后退等功能，操作簡單且以實現(xiàn)控制，價格低廉等功能，使這一種方案得到應(yīng)用。 圖 4 綜上所述進行的比較，各種方案都有其可行性，但是進行綜合比較之后，第四種方案是比較適合本設(shè)計的方案。 理論分 析 數(shù)學(xué)建模 按照 第三章 電機選型的規(guī)則，選擇的直流電機的主要參數(shù)如下： RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計 8 額定電壓： 12eUv? 額定功率 ： ? 轉(zhuǎn)速 ： 1200en rpm? 電樞電流 : 100eI mA? 機電時間常數(shù)： 11mT ms? 減速比： 10:1i? 轉(zhuǎn)動慣量不大于： 10rJ K g m?? ? ? 1. 電機相關(guān)參數(shù)推算 電樞電阻22e e ea eU I PR I??? 電樞電感 ea p e eUL n n I? ??式中 pn 為電機磁對數(shù) 電機輸出額定轉(zhuǎn)矩 ee ePT n? 電勢常數(shù) 9 .5 5 ( )e e ag eU I RK n ?? 轉(zhuǎn)矩常數(shù) MEKK? 由上述關(guān)系式估算 可得： 電樞電阻 ?? 電樞電感 ?? 電勢常數(shù) ? 轉(zhuǎn)矩常數(shù) ? 智能小車總質(zhì)量 Kg? ，車輪直徑 45D mm? ，根據(jù)經(jīng)驗估計小車車輪與地面的抹茶系數(shù)為 ，隨著運行環(huán)境的不同會有所不同，假設(shè)小車運行在地面平整的實驗室，則小車 行駛中車輪承受的摩擦RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計 9 力矩為 : 0 .0 0 5 522L m g DT f N m? ? ? ? ? 負載折算到電機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩為： i N m? ?? 電動機負載折算到電動機軸上的粘性摩擦系數(shù)為： ?? 負載轉(zhuǎn)動慣量： 2 41 .2 1 024L mDJ ?? ? ? ? 負載折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量： 2 6 10LJ i K g m? ?? ? ? 電動機軸上總的轉(zhuǎn)動慣量： 2 69. 5 10G e s P r LJ J J J i ? ?? ? ? ? ?，式中 PJ 為齒輪轉(zhuǎn)動裝置及輪子折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量，初步估計為 5rJ 。 電機的角速度為： 260MMn?? ? 折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： GesJ 電壓平衡方程式為 : ? ? ? ? ? ?aa a a a d i tU t E R i t L dt? ? ? 式中反電動勢 ? ?EME K t?? 電機軸上 的轉(zhuǎn)矩平衡方程為： 在上式中，電機電磁轉(zhuǎn)矩 ? ? ? ?M M aT t K i t? ， ? ?MGes dtJ dt?為電機加速度轉(zhuǎn)矩。 運動分析 移動機器人要想走向使用，必須擁有能勝任的運動系統(tǒng)，可靠的導(dǎo)航系統(tǒng)，精確的感知能力。智能小車能做出什么樣的運動軌跡是有其自身結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式?jīng)Q定的。因此對智能小車最基本的幾種軌跡形式的分析成為必要。 1. 智能小車的直線行走 在智能小車運動過程中，其中直線形式是最基本、最常見的行走軌跡，如圖 5 所示。在圖 5 中可以直接看出小車運動過程中與水平方向的夾角保持不變，即‘ ? ? ? ?1nn???? 。因此從0n???可得出，保持右輪和左輪從 n 時刻到 n+1 時刻之間行走的距離相等。每一段弧線都是有曲率半徑不同的圓弧組成。在對智能小車進行控制前必須給出必要的控制要求。下面分析智能小車的弧線行走控制方法。假設(shè)在 n 時刻到n+1 時刻小車曲線運動的角 度為 ? 半徑為 R，那么需要確定的就是小車左輪和右輪的運 動關(guān)系。 因此，由 x?和 y? 可以知道 每一步小車在橫向和縱向的位移，而由式 n????可以知道小車運RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計 13 動的 每一步 與水平方向的夾角變化量。 利用航位公式： ? ? ? ?1nTn n r lv t v tb? ?? ? ? ????? 其中 b 為 2 個 驅(qū)動輪之間的橫向距離
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