越野小車控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析

時(shí)間：2020-01-05作者：重慶萬(wàn)達(dá)包裝制造有限公司瀏覽：1075

   車載主控制器的任務(wù)是從串口接收控制終端的命令，然后通過(guò)CAN總線發(fā)送給各個(gè)運(yùn)動(dòng)單元控制器。其軟件部分由主程序和CAN中斷服務(wù)程序組成。主程序中首 先配置了處理器的相關(guān)寄存器，并對(duì)相關(guān)模塊進(jìn)行了初始化，然后等待傳遞控制終端的命令和下位機(jī)發(fā)來(lái)的位置、速度等參數(shù)。


    各個(gè)運(yùn)動(dòng)單元控制器接收主控制器的運(yùn)動(dòng)指令并調(diào)制PWM脈寬從而控制無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。如圖6所示，主函數(shù)中**配置端口輸入輸出方向，初始化全局變 量，調(diào)用各模塊初始化函數(shù)，并使能模塊，然后進(jìn)入死循環(huán)。死循環(huán)中不斷檢測(cè)是否需要包數(shù)據(jù)，清看門(mén)狗，并點(diǎn)亮LED指示工作狀態(tài)。礦井提升機(jī) 


    無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制和換相工作是在PWM中斷程序中完成的。當(dāng)PWM中斷被觸發(fā)時(shí)，根據(jù)本次和上次HALL信號(hào)值，控制各路PWM輸出的開(kāi)關(guān)狀態(tài)： 根據(jù)目標(biāo)值和反饋值之間的誤差，調(diào)用PID計(jì)算子函數(shù)計(jì)算控制輸出，進(jìn)行占空比限幅，較新正在工作的兩路PWM占空比寄存器。程序流程圖如圖7所示。

    實(shí)驗(yàn)分析


    (1)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)測(cè)試。為了防止產(chǎn)生人耳可聽(tīng)見(jiàn)的噪聲，功率器件斬波頻率設(shè)計(jì)在20 kHz，時(shí)基計(jì)數(shù)為向上向下模式。電機(jī)的PWM采用互補(bǔ)輸出模式，為防止逆變器中同一橋臂的兩個(gè)功率MOS—FET同時(shí)導(dǎo)通造成短路的情況發(fā)生，需要在其 間插入一個(gè)死區(qū)時(shí)間，確保開(kāi)關(guān)安全，如圖8所示，驅(qū)動(dòng)信號(hào)死區(qū)時(shí)間設(shè)置為2．5 ns。
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    (2)輪式運(yùn)動(dòng)測(cè)試。本文使用正弦信號(hào)指令進(jìn)行對(duì)越障小車驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)測(cè)試，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)空載時(shí)，其速度閉環(huán)曲線如圖9所示。在低速運(yùn)行，速度變化率很大，速度閉環(huán)誤差也比較大，在電機(jī)轉(zhuǎn)速比較高時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，速度閉環(huán)效果比較好。


    (3)擺腿運(yùn)動(dòng)測(cè)試。本文通過(guò)爬越臺(tái)階試驗(yàn)對(duì)小車的越障功能進(jìn)行驗(yàn)證。如圖l0所示，當(dāng)超聲波傳感器檢測(cè)到障礙物離驅(qū)動(dòng)輪足夠近時(shí)，對(duì)應(yīng)的擺腿旋轉(zhuǎn)一定角 度，接觸到臺(tái)階，支撐車體，使小車前半部分抬高，前兩驅(qū)動(dòng)輪懸空后，四個(gè)助動(dòng)輪及后兩驅(qū)動(dòng)輪與地面接觸，后兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)小車?yán)^續(xù)運(yùn)動(dòng)，小車前部跨上臺(tái)階。 后輪爬越過(guò)程與前輪類似。試驗(yàn)證明小車越障能力。

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