电磁组-上海电力学院电自二队技术报告 - 图文(2)

2020-02-21 15:32

上海电力学院电自二队技术报告

排线进行连接。

2.2 智能车软件设计思想

对于智能车来说,讲究的是智能控制。因此算法是其核心部分,相当于人的思维,负责按预先定好的流程处理传感器采集过来的数据。

首先,安装在车前的电感线圈检测到赛道中心线下铺设的交流电产生的磁场,将磁场强度大小转换为电压大小送往单片机进行AD转换。转换后的数字量经过一系列的运算得出小车与中心线的位置,从而通过PWM波脉宽的控制使舵机转相应的角度。

其次,利用光电编码器负责采集电机的转速,可以得到赛车的实时速度,再结合小车当前的位置状况,利用PWM波脉宽的控制来控制电机的速度何刹车力度,以形成速度闭环控制。

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第三章 机械结构设计

在智能车比赛中,最主要的比赛内容是速度和稳定性,而模型车的机械结构无疑是影响速度和稳定性的关键因素之一。因此我们对模型车的机械结构做了大量的调整,使其达到理想的效果。

3.1 车模组装与改造

拿到车子后要做的第一件事就是将车子组装起来,对于新手,组装车子之前得仔细阅读说明书,通过阅读模型车的装配图,了解各个不同零件的用途和安装顺序才好动手。

然后,根据模型车的装配图组装智能车模型。由经验知,在组装过程中,除了要注意模型车的组装顺序外,还要注意不要把里面那些微小的零件丢失了。而且由于模型车上的大部分零部件材质均为塑料,在拧螺丝以及对零件进行加工时要格外的小心,以免损坏。 3.1.1前轮定位调整

在调试中我们发现,模型车过弯时,转向舵机的负载会因为车轮转向角度增大而增大。为了尽可能降低转向舵机负载,我们对前轮定位进行了调整。前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性,转向轻便和减少轮胎的磨损。前轮定位参数主要包括:主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束。

主销后倾角是主销轴线与地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角,能在车子偏移的时候产生一回正力矩,纠正车轮的偏转。,通常后倾角值设定在1~3度。

主销内倾角是主销轴线与地面垂直线在汽车横向断面内的夹角,它也有使车轮自动回正的作用,小车转向时路面作用在后轮上的阻力矩也会减小,从而可减小转弯时驾驶员施加在转向盘上的力,使转向操纵轻便,通常其调整范围为0~10度。

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前轮外倾角是汽车横向平面与车轮平面的郊县与地面垂线之间的夹角,它可以增加零件的使用寿命,提高汽车的安全性,一般为1°左右。

汽车两轮前边缘距离与后边缘距离之差称为前轮前束,一般前束值为0~12mm,它是为了消除车轮外倾带来的不良后果而调整的。 3.1.2差速的调整

模型车的差速对转弯时的影响很大,差速太松不好会导致后轮空转,传动效果不好,容易发生侧滑现像;太紧又达不到差速的效果,使转弯性能下降。我们通过添加润滑油的手段,改进差速装置,提高了差速的效果,进而也提高了小车的转向性能。 3.1.3舵机力臂的调整

组委会规定使用的舵机的响应速度对于S12单片机的处理速度来说存在很大的延时,为了提高舵机的响应速度,我们对舵机的力臂进行了调整。我们知道在相同的舵机转速条件下,转向连杆在舵机一端的连接点离舵机轴心距离越远,转向轮转向变化越快,本模型车中通过用自制的转向盘代替舵机上的曲柄来增大舵机的上连接点到舵机中心的距离,增加了输出转动力矩,使得前轮在转向时更加灵敏。

3.2 传感器的安装

传感器的安装如右图所示:

图1 传感器安装示意图

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3.3编码器的安装

其在智能车上的安装方式如图所示: 光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器,这是目前应用最多的传感器。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号,通

图2 编码器安装

过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。

3.4 电路板的固定与安装

为了使整个车子看起来轻巧灵活,结构简单,我们将电路板用长角螺钉支起来了,下面的空间可以用来放置电池。如右图所示:

图3电路板的固定

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第四章 硬件电路模块设计

4.1 信号源模块

根据组委会要求,竞赛车模需要能够通过自动识别赛道中心线位置处由通有100mA 交变电流的导线所产生的电磁场进行路径检测。信号源电路包括振荡电路、功率输出电路、恒流控制电路以及电源等组成。根据技术要求,设计方案如下:

图1 信号源组成框图

4.1.1 震荡电路

产生中心频率为 20KHz 的对称方波信号。为了满足功率输出电路的需要,一般输出极性相反的信号。可以使用普通的555 时基电路产生振荡信号,也可以使用简易的单片机产生振荡信号。为了方便调试,信号频率能够在一定范围内进行调整。

4.1.2 功率输出电路

由于输出驱动信号电压、电流、频率较大,需要一定输出功率驱动跑道线圈,因此最后需要功率输出电路。可以采用分立大功率晶体管搭建输出电路,也可以使用的电机驱动桥电路集成模块。选择时需要注意电路的频率响应应该

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