智能小车直流电机控制控制系统设计

设
计
技
术
参
数
1、设计智能小车直流电机控制系统原理图；
2、直流电机驱动控制选用专用芯片；
3、采用数字控制芯片实现。
设
计
要
求
1、设计说明书和电气原理图必须按“电气图形符号”和“电气技术文字符号”的国家标准，并规定主回路用粗实线、控制回路用细实线；
2、设计说明书应包含封皮、目录、正文、参考文献等，字数要满足规定。
智能小车的采用直流电机，直流电机采用高性能可控电力拖动的直流调速系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
1.2智能小车驱动控制系统要求
3、元器件标明型号参数。
工
作
量
1、完成设计说明书一份(包括原理的简要说明和主要参数的计算过程)；文稿用钢笔或圆珠笔书写，字迹应工整、清晰(打印也可)；
2、绘制电气原理图(包括主电路、控制回路)A2图纸一张，可用铅笔绘制或用计算机绘制打印，应符合相关制图标准；
工
作
计
划
第一周
1、查阅有关资料；2、分析并确定控制方案，完成操作、显示电路。3、主回路的设计、计算，并确定主要元器件(包括必要的保护环节)；
1.1课题背景……………………………………………………3
1.2智能小车驱动控制系统要求…….………………………4
1.3智能小车驱动电机控制系统分析………………................6
1.4直流电机控制系统硬件电路设计…...…………………….6
1.4.1 PWM主电路设计…...……………….………..………..….7
2.3.2转速调节器参数计算……………………………………15
2.4 PWM信号发生电路设计…………………………….…..16
2.5控制软件流程图………………………………………….17
参考文献……………………………………………...……….19
第一章
1
智能小车是轮式移动机器人研究领域的一项重要内容,涵盖了机械、汽车电子、电气、计算机、检测技术、模式识别与智能控制等多个学科。它是陆地自主行驶车辆(AutonomousGroundVehicle,AGV)的一种。AGV在社会生活的各个领域都有着非常广阔的应用前景。在西方发达国家,移动式自主服务机器人已广泛应用于医疗福利服务、商场超市服务、家庭服务等领域;AGV在军事领域也有着重要的应用价值,美国军方把部分机器人技术视为未来战斗系统(FutureCombatSystem)的重要组成部分[1]。本文研究的智能小车主要采用专用赛道作为使用环境。智能小车的实现主要是控制其移动速度和方向。由路径识别、电机驱动、车速检测、方向舵机控制、电源管理及控制策略等功能模块组成。
本课题的核心是怎么样实行对智能小车发动机也就是直流电机的控制，直流电机的驱动本次是用了LMD1 8200电机驱动芯片，本文将详细的介绍LMD1 8200的驱动情况。
关键词：单片机；直流电机；PWM控制技术
第一பைடு நூலகம்智小车直流电机控制系统设计................................... 3
2.2数字电流调节器的设计……………………….…………13
2.2.1确定电流调节器时间常数……………………………13
2.2.2电流调节器结构的选择…………………………………14
2.2.3电流调节器参数的计算…………………………………14
2.3数字转速调节器的设计……………….………………….15
2.3.1转速调节器结构的选择…………………………………15
燕山大学
课 程 设 计 说 明 书
题目：智能小车直流电机控制控制系统设计
学院（系）：电气工程系
年级专业：09自动化
学 号：6
学生姓名：黄雄丰
指导教师：车海军
教师职称：讲师
燕山大学课程设计(论文)任务书
院(系)：电气工程学院基层教学单位：自动化系
学号
6
学生姓名
黄雄丰
专业(班级)
过控09-2
设计题目
智能小车直流电机控制控制系统设计
第二周
1、转速、电流双闭环直流调速系统调节器参数的设计、计算。2、电气原理图设计3、撰写设计说明书
参
考
资
料
1、《电力拖动自动控制系统》陈伯时主编(教材)
2、《电力电子变流技术》黄俊主编(教材)
3、《电气传动自动化技术手册》
4、《电气控制》李仁主编(教材)
5、智能小车有关资料
指导教师签字
车海军
基层教学单位主任签字
1.4.2控制电路设计……..……………………………………...…7
1.4.2智能小车MC9S12DG128单片机系统………………………8
1.4.2车速检测模块………………………………..……..……...10
第二章PWM控制系统设计………………………………...12
2.1全数字转速直流双闭环调速系统设计……….……..….12
智能小车控制系统结构如图 1 所示, 控制系统以单片机MC9S12D Gl28为核心, 由电源管理模块、CCD 摄像头传感器路径识别模块、 直流电机驱动模块、 车速检测模块, 键盘与显示模块、 舵机控制模块等组成。(1)控制系统16位MC9S12D Gl28单片机, 该单片机包含高速 A / D、P W M、 硬件看门 狗、 电源监 控、 内部集成 P LL 锁相环等功能模块。采用上电自动复位方式, 时钟频率为 24 MHz。(2)路径识别是智能小车控制系统的关键模块之一, 路径识别方案的好坏, 直接关系到最终性能的优劣。通常采用的路径识别方案有红外光电传感器寻迹和 CCD 摄像头寻迹两种方案。本设计采用了面阵型 CCD 摄像头传感方案,标准供电电压为 5 V 。图像传感器输出 P A L 制式模拟信号, 模拟信号由复合同步信号、 复合消隐信号和视频信号组成。(3)电源部分的稳定对整个系统的可靠工作起着至关重要的作用, 智能小车系统根据各部件正常工作的需要, 对车模用 7. 2 V 2000 m Ah Ni - c d 蓄电池进行电压调节。(4)智能小车由直流电机驱动, 其精确的位置控制需采用转速闭环控制, 速度反馈常用的测量方法有光码盘、 编码 器 和 测 速 电机 三 种。设 计 中采 用E30S- 3 60- 3- 2 型旋转编码器。(5)智能小车的方向由舵机( 转向伺服电机) 控制,设计中采用 Fu ta b a S 3 010 型舵机, 该舵机可以输出力矩驱动智能小车转向。(6)车速控制采用美国国家半导体公司专用于直流电动机驱 动的 H 桥组件 L MD1 8200。L MD 18200提供双极性驱动方式和单极性驱动方式。本次课题主要研究设计智能小车的直流电机的驱动设计。
刘福才
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2013-5-16
摘要
控制电机运动，例如转向、速度、角度的控制，是单片机在机电控制中的一个典型应用。
本设计以MC9S12D Gl28单片机为核心，由路径识别、 车速检测、舵机控制、直流电机、电机驱动芯片 L MD1 8200 和电压转换芯片 L M 7525 等模块组成, 并详细阐述了控制系统的组成原理和软硬件设计。本次设计采用的直流电机是R S - 380S H 型直流电机。以及采用转速、电流双闭环直流调速系统对直流电机实行控制。