越野小車控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計和實驗分析

時間：2020-01-05作者：重慶萬達包裝制造有限公司瀏覽：1066

   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CAN總線發(fā)送給各個運動單元控制器。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，并對相關(guān)模塊進行了初始化，然后等待傳遞控制終端的命令和下位機發(fā)來的位置、速度等參數(shù)。


    各個運動單元控制器接收主控制器的運動指令并調(diào)制PWM脈寬從而控制無刷直流電動機運行。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，然后進入死循環(huán)。死循環(huán)中不斷檢測是否需要包數(shù)據(jù)，清看門狗，并點亮LED指示工作狀態(tài)。礦井提升機 


    無刷直流電動機的閉環(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，根據(jù)本次和上次HALL信號值，控制各路PWM輸出的開關(guān)狀態(tài)： 根據(jù)目標(biāo)值和反饋值之間的誤差，調(diào)用PID計算子函數(shù)計算控制輸出，進行占空比限幅，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。

    實驗分析


    (1)電機驅(qū)動信號測試。為了防止產(chǎn)生人耳可聽見的噪聲，功率器件斬波頻率設(shè)計在20 kHz，時基計數(shù)為向上向下模式。電機的PWM采用互補輸出模式，為防止逆變器中同一橋臂的兩個功率MOS—FET同時導(dǎo)通造成短路的情況發(fā)生，需要在其 間插入一個死區(qū)時間，確保開關(guān)安全，如圖8所示，驅(qū)動信號死區(qū)時間設(shè)置為2．5 ns。
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    (2)輪式運動測試。本文使用正弦信號指令進行對越障小車驅(qū)動輪電機測試，當(dāng)驅(qū)動輪電機空載時，其速度閉環(huán)曲線如圖9所示。在低速運行，速度變化率很大，速度閉環(huán)誤差也比較大，在電機轉(zhuǎn)速比較高時，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，速度閉環(huán)效果比較好。


    (3)擺腿運動測試。本文通過爬越臺階試驗對小車的越障功能進行驗證。如圖l0所示，當(dāng)超聲波傳感器檢測到障礙物離驅(qū)動輪足夠近時，對應(yīng)的擺腿旋轉(zhuǎn)一定角 度，接觸到臺階，支撐車體，使小車前半部分抬高，前兩驅(qū)動輪懸空后，四個助動輪及后兩驅(qū)動輪與地面接觸，后兩驅(qū)動輪驅(qū)動小車繼續(xù)運動，小車前部跨上臺階。 后輪爬越過程與前輪類似。試驗證明小車越障能力。

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