间冲击电流很大,驱动芯片发热比较厉害,经过多次试验后,决定不采用反转制动,通过减小PWM的占空比来进行制动,制动效果基本能满足要求。
驱动电机的是采用单片机输出不同占空比的PWM波,根据直道、弯道不同跑道信息改变占空比大小达到控制电机速度的目的。
13
f湖北师范学院机电与控制工程学院2013届学士学位论文(设计)
图45电机驱动模块图
44小车测速模块的设计要想小车在赛道上平稳的行驶,我们必须要精确的控制车速,特别是在赛道的转角
处,防止车速过快而冲出跑道。可知控制芯片输入PWM波的占空比,即可控制直流电机两端的电压差,从而控制智能小车的速度12。电机在开环控制下,电池电压、电机自身的传动摩擦力、前向轮转角和赛道摩擦力等因素,都会造成智能小车运行不稳定。通过在小车后轮上加装速度传感器来检测小车在赛道上的行驶速度,对小车速度形成闭环控制,消除上面各种因素对小车速度的影响,使得小车行驶更加稳定。
本系统车速检测单元采用日本OMRON公司的E6A2CW3C型旋转编码器作为车速检测元件,质量为35克。考虑到码盘重量会影响车体重心位置,我们将其通过一块轻质硬板固定在车尾部,让重心更加靠近后轮,增加轮胎与地面的摩擦力。为了不影响加速性能,编码器的传动齿轮较小,基本上和电机的齿轮相同,齿轮之间夹角小于120度。这样安装齿轮咬合很好,即避免由于齿轮咬合太紧以致加重负载,同时也避免了因过松而出现的在转动中齿轮撞击的现象,减少电机的摩擦损耗和噪音。它由5~12V的直流供电,可以使用LM2940稳压后的5V直接对其供电。运用旋转编码器的输出特性,采用其中一相,即可测出智能小车的行驶速度。通过把旋转编码器的脉冲输出端口接入到MCU的增强型捕捉定时器模块。它是一个16位定时计数器,可以对输入脉冲进行累加计数。
通过后轴上齿轮盘的旋转带动旋转编码器旋转,在一定时间内测出旋转编码器输出的脉冲个数,即可算出智能小车的车速。
在求偏差量时,实际上用的是每20ms电机转过的齿轮数和实际期望电机转过的齿
14
f湖北师范学院机电与控制工程学院2013届学士学位论文(设计)
轮数,通过二者的差值,再乘以相应的系数,即Kp、Ki、Kd的协调控制,计算出相应
的PWM占空比。经过分析,决定将PID的采样周期定为20ms,即当进行一次场采集
进行一次PID调节这样就不需要另外使用外部中断,也不用去考虑中断优先级的问题,
而且经过最终的检验,这样能够满足对速度控制的需要。启动后,电机通过齿轮带动编
r